Si sigues el mercado fotovoltaico es posible que ya hayas oído hablar de la tecnología PERC. Los principales fabricantes de módulos fotovoltaicos utilizan esta tecnología en las últimas generaciones de sus productos, con eficiencias superiores al 19%.
Básicamente, la tecnología PERC consiste en células fotovoltaicas más delgadas fabricadas con una capa adicional de pasivación, que explicaremos a continuación. Como ventajas, la tecnología PERC permite obtener células fotovoltaicas con un menor uso de materias primas (más baratas) y una alta eficiencia.
silicio cristalino
El silicio cristalino (c-Si), en formas poli o multicristalinas (también conocido como policristalino) domina el mercado de células fotovoltaicas, con más del 90% del cuota de mercado en comparación con otras tecnologías, incluidas películas delgadas y otros materiales semiconductores.
Gran parte del coste de fabricación de células y módulos fotovoltaicos cristalinos reside en el proceso de obtención obleas de silicio. Costos asociados a la cantidad de materias primas y al uso de energía en la fabricación de obleas Son los grandes villanos de la industria del silicio cristalino.
Recientemente se han producido avances en la fabricación de obleas con la introducción del método de corte con hilo diamantado. Este método permite obtener un 50% más obleas que los métodos tradicionales, con la misma cantidad de materia prima.
Esto significa que obleas Por lo general, se puede obtener más diluyente con espesores inferiores a 200 micrómetros (1 micrómetro equivale a 1 milésima de milímetro). La consecuencia inmediata de esto es la reducción de los precios de las células y módulos fotovoltaicos para el mercado de consumo.
Pero no todo es perfecto. Reducir el espesor de las células de silicio reduce la eficiencia de conversión, ya que las tasas de recombinación de electrones y huecos se vuelven mayores (tema que explicaremos en otro artículo).
tecnología PERC
El significado de las siglas PERC varía según la fuente consultada. Los autores se refieren a él como Célula trasera del emisor pasivado, Contacto trasero del emisor pasivado ou Emisor pasivado y celda trasera.
Todas estas denominaciones tienen más o menos el mismo significado. Independientemente del nombre utilizado, intentemos entender cómo funciona.
La tecnología PERC representa un avance importante en la industria más allá de las células cristalinas tradicionales. Sin embargo, la tecnología no es nueva: fue desarrollada hace más de 30 años en la Universidad de Gales del Sur, en Australia, pero recién ahora ha comenzado a usarse comercialmente.
Durante mucho tiempo, los fabricantes estuvieron centrados en mejorar los procesos de fabricación de las células cristalinas tradicionales y tecnologías como el PERC, por una razón u otra, quedaron en el frigorífico.
El reciente interés en la técnica PERC estuvo motivado en gran medida por la agresiva competitividad entre los fabricantes de células y módulos fotovoltaicos.
Los fabricantes intentan continuamente mejorar sus productos, utilizando todos los dispositivos y tecnologías posibles para lograr mayores eficiencias.
En las siguientes figuras encontramos una comparación entre las estructuras de una celda convencional y una celda PERC. La gran diferencia entre ambos es la presencia de una capa de pasivación muy fina en la parte posterior.
La pasivación permite aumentar la eficiencia de la celda al reducir la velocidad de recombinación de electrones en la superficie del silicio.
Además de esta propiedad eléctrica, la pasivación también tiene un efecto óptico que permite que la luz se refleje en el fondo de la célula, provocando que los rayos solares atraviesen el silicio con mayor frecuencia, aumentando la captación de energía de la radiación solar.
La tecnología PERC ha despertado un gran interés por parte de los fabricantes mundiales. Sólo en 2017 se fabricaron más de 15 GW de módulos PERC. La razón de esto es que una línea de fabricación de células PERC requiere la adición de sólo dos procesos a las líneas de fabricación de células tradicionales.
De este modo, los fabricantes pueden fabricar rápidamente y con una baja inversión células PERC que son más eficientes que las células convencionales de silicio cristalino no pasivado. El mercado ha absorbido bien la tecnología y los módulos PERC ahora están disponibles comercialmente a gran escala.
Módulos PERC comerciales
A continuación se muestra un ejemplo de un producto comercial que utiliza la tecnología de células monocristalinas PERC, conocida simplemente como MONO PERC en el mercado. Las eficiencias oscilan entre el 17,7% y el 19,2%.
Referencias
- Velocidad de recombinación superficial de contactos locales de Al de células solares PERC determinada a partir de mediciones LBIC y simulación 2D, Energy Procedia, Volumen 92, 2016, pág. 82-87
- Pasivación de superficies de células solares de silicio cristalino: una revisión, PROGRESO EN LA FOTOVOLTAICA] INVESTIGACIÓN Y APLICACIONES, Volumen 8, 2000, p. 473-487
- Avances en pasivación superficial de células solares de c-Si, Materiales para Energías Renovables y Sostenibles, 12/2012
- Pasivación de superficies por efecto de campo eléctrico para células solares de silicio, Fenómenos del Estado Sólido, 205-206, 346, Actas del XV GADEST
- Pasivación superficial de efecto de campo estable de silicio Cz tipo n, Energy Procedia, Volumen 38, 2013, p. 816–822
- El impulso aumenta para HJT, PV Magazine, 09/2017
- Predicciones del panel 2018, PV Magazine, 11/2017
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- Tecnología de células de heterounión de Meyer Burger: procesos de producción y métodos de medición, Matthias Seidel, Roth & Rau AG, Hohenstein-Ernstthal, Alemania, & Rajesh Ambigapathy, Pasan SA, Neuchâtel, Suiza
- TECNOLOGÍA DE HETEROUNICIÓN LA CÉLULA SOLAR DEL FUTURO, G. Roters, J. Krause, S. Leu, A. Richter, B. Strahm, Meyer Burger
- Células y conjuntos solares: principios, análisis y diseño, Abdelhalim Zekry, Ahmed Shaker, Marwa Salem
- Tecnología de heterounión HIT de Panasonic, https://eu-solar.panasonic.net/en/hit-heterojunction-sanyo-panasonic.htm
- Explicación de la tecnología de células PERC, https://www.aleo-solar.com/perc-cell-technology-explained/
- El emisor pasivado y la celda trasera (PERC): desde la concepción hasta la producción en masa, Materiales de energía solar y células solares, 143 volumen, 2015, pág. 190-197
Una respuesta
Felicitaciones por el artículo sobre la tecnología PERC. Objetivo y bastante esclarecedor. Gratitud.