¿Qué son las células solares TOPCon?

Los fabricantes de módulos fotovoltaicos (PV) siempre están intentando encontrar alternativas nuevas y más avanzadas para aumentar la eficiencia de los paneles solares. Se pueden lograr mejoras de eficiencia mediante tecnologías innovadoras de fabricación de células y ahora hay algunas que compiten en el mercado de la energía solar fotovoltaica.

La última tendencia de módulos espera que el crecimiento del mercado se centre en las células solares HJT y TOPCon.

El informe de 2022 de la Hoja de ruta tecnológica internacional para la energía fotovoltaica (ITRPV) muestra algunas tendencias esperadas para los próximos 10 años:

♦ PERC(Contacto trasero con emisor pasivado) la tecnología de células solares es actualmente líder del mercado con una cuota de mercado de alrededor del 75%. Pero la previsión es que la proporción de células PERC mono-Si tipo p disminuirá a aproximadamente el 10% en los próximos 10 años.

♦ TOPCon tipo N(Contacto pasivado con óxido de túnel) ganará participación de mercado desde aproximadamente el 10% en 2022 hasta el 60% en 2033, convirtiéndose en el tipo de oblea de silicio convencional. Se prevé que el mayor aumento se producirá a partir de 2024.

♦ HJT tipo N(Células solares de heterounión) se espera que aumente de aproximadamente el 9% (2023) a más del 25% en los próximos diez años. La implementación de la tecnología de células HJT todavía presenta dificultades debido a los mayores costes de producción de las células solares y a la incompatible línea de producción con las tecnologías actuales. Este proceso no se tratará en este artículo.

PERC tipo P frente a TopCon tipo N

La tecnología PERC es un compromiso rentable entre eficiencia y producción en masa. Pero el aumento de la eficiencia de los paneles solares utilizando este método se produce a un ritmo lento. Los principales módulos tipo P actuales alcanzan eficiencias de alrededor del 21,4% que aumentarán al 22,75% en los próximos 10 años.

Una célula solar TOPCon tipo N instalada en un módulo fotovoltaico parece idéntica a una célula PERC. Las células solares tipo P y N están hechas de una oblea de silicio. La diferencia entre ellos radica en la forma en que las obleas se dopan con productos químicos para mejorar la producción de electricidad.

En pocas palabras, las células de tipo P están dopadas con boro, mientras que las células de tipo N están dopadas con fósforo. Comparativamente, el fósforo se degrada menos que el boro cuando se expone al oxígeno. Además, el dopaje con fósforo añade electrones libres a la oblea, lo que aumenta la eficiencia.

Por lo tanto, los módulos basados ​​en tipo N pueden lograr mayores eficiencias. Según las estimaciones, las eficiencias actuales cercanas al 22,5% aumentarán hasta aproximadamente un 24% en los próximos 10 años.

El problema del proceso de fabricación tipo N es que sigue siendo más caro.

¿Ventajas de la tecnología TOPCon?

1- Proceso de fabricación

Los módulos TOPCon se pueden fabricar prácticamente con las mismas máquinas que los módulos tipo P, lo que significa que el empleo de células TOPCon no requiere una gran inversión de capital por parte de los fabricantes.

2- Mayor eficiencia

Según el instituto Fraunhofer ISE, las eficiencias pueden superar el 25%. La eficiencia teórica máxima de la celda PERC es de alrededor del 24%.

3- Menor degradación

Los módulos TOPCon tienen un menor poder de degradación de energía durante el primer año y durante los 30 años de uso de los paneles fotovoltaicos, en comparación con los paneles PERC.

4- Coeficiente de temperatura más bajo

Las células TOPCon tienen una mejor resistencia a escenarios climáticos extremos.

5- Tasa de bifacialidad

Se ha determinado que el factor bifacial para los módulos fotovoltaicos PERC es, en promedio, de alrededor del 70 % en comparación con hasta el 85 % para los paneles TOPCon. Recogen más energía de la parte trasera en comparación con los módulos bifaciales PERC, lo que resulta favorable para proyectos de servicios públicos montados en el suelo. Estéticamente, también pueden resultar más atractivos que los paneles solares PERC.

6- Rendimiento con poca luz

Los módulos TOPcon tienen una mayor eficiencia en condiciones de poca luz, lo que extiende el período de generación de electricidad durante el día y mejora el rendimiento de la instalación con el tiempo.

¿Desventajas de la tecnología TOPCon?

Uno de los principales problemas de las células TOPCon en comparación con las células PERC es que requieren una mayor cantidad de plata (Ag) para su producción.

Tanto TOPCon como PERC utilizan pasta de plata durante la producción. Sin embargo, TOPCon utiliza pasta de plata en ambos lados de las celdas. Esto significa que los costos nunca serán inferiores a los del PERC.

Los nuevos procesos de fabricación podrían ser eficaces para reducir la cantidad necesaria de plata y, al mismo tiempo, ofrecer eficiencias similares o superiores. A cambio, unos costes más bajos permitirán que esta tecnología llegue al mercado a precios razonables.

Hay otros problemas técnicos mencionados en otra parte: deposición de boro, diferentes requisitos para las condiciones de la sala limpia que deben cumplirse y la incapacidad del emisor selectivo actual de aplicarse al emisor frontal TOPCon. Estas cuestiones están más allá del alcance de este artículo.