La industria fotovoltaica nunca cesa en su búsqueda por innovar en procesos de fabricación, nuevos materiales, diseños de células solares y módulos, con el fin último de maximizar el rendimiento de los dispositivos y reducir el coste final de la energía. Una de las tecnologías que está comenzando a introducirse en el mercado de paneles solares para consumidores es la de las células solares de heterounión. Cada vez más fabricantes de primer nivel están empezando a implementar esta tecnología en sus productos.
La tecnología Heterounión (HJT) fue pasada por alto durante muchos años, pero ha ido ganando impulso en los últimos tiempos, demostrando su verdadero potencial. HJT resuelve algunos de los factores limitantes comunes para los módulos fotovoltaicos (PV) estándar, como la reducción del proceso de recombinación y la mejora del rendimiento en climas cálidos.
Si deseas aprender más sobre la tecnología HJT, este artículo es para ti. Aquí aprenderás sobre el diseño y operabilidad de una célula HJT, su diferencia en comparación con tecnologías populares, beneficios, aplicaciones y más.
¿Qué son las Células Solares de Heterounión?
Las células solares de heterounión combinan dos tecnologías distintas en una sola célula: una célula de silicio cristalino encapsulada entre dos capas de silicio amorfo de «película delgada». Esto permite un aumento en la eficiencia de los paneles y una mayor facilidad para cosechar energía en comparación con los paneles solares de silicio convencionales. El tipo más común de paneles solares está hecho con silicio cristalino, ya sea monocristalino o policristalino. A diferencia del silicio cristalino, el silicio amorfo no tiene una estructura cristalina regular. En su lugar, los átomos de silicio están ordenados al azar, lo que resulta en un proceso de manufactura menos costoso para este tipo de célula solar.
Esta menor coste y flexibilidad en el tipo de materiales sobre los que se puede depositar el silicio amorfo son un par de ventajas importantes. Con las células solares de heterounión, una oblea convencional de silicio cristalino tiene silicio amorfo depositado en sus superficies frontal y trasera. Esto resulta en un par de capas de película delgada solar que absorben fotones adicionales que de otra manera no serían capturados por la oblea de silicio cristalino en el medio. El concepto de producción de HJT fue desarrollado por SANYO Electric en la década de 1980 (SANYO fue adquirida por Panasonic en 2009). SANYO fue la primera compañía en producir comercialmente células solares hechas de silicio amorfo. La tecnología solar de heterounión aprovecha esto construyendo un panel solar de tres capas distintas de material fotovoltaico.
El concepto de célula solar típica HJT incluye una célula de silicio cristalino tipo n en el medio, encapsulada entre silicio amorfo en el frente y en la parte trasera.
Ventajas de la Tecnología Heterounión
Las principales ventajas de las células solares de heterounión sobre las células cristalinas estándar son:
- Mayor eficiencia: Ya existen células HJT que han logrado eficiencias superiores al 25% a nivel de laboratorio.
- Bajos coeficientes de temperatura: Esto significa que pueden rendir mejor a temperaturas operativas más altas. Obtener un coeficiente de temperatura bajo es, de hecho, un factor crucial para el éxito de un tipo de módulo dado. Coeficientes de temperatura cercanos a -0.3% significan que las células HJT sufren menos pérdida de rendimiento a lo largo de sus ciclos.
- Bifacialidad inherente: Dado que tanto la parte superior como la inferior consisten en células solares amorfas.
La eficiencia de los paneles de heterounión disponibles actualmente en el mercado varía desde el 19.9% hasta el 21.8%. Se ha predicho que para 2029, la cuota de mercado de los paneles SHJ aumentaría en más del 20%.
¿Cómo Funcionan los Paneles Solares de Heterounión?
Los paneles solares de heterounión funcionan de manera similar a otros módulos fotovoltaicos, bajo el efecto fotovoltaico, con la principal diferencia de que esta tecnología utiliza tres capas de materiales absorbentes combinando tecnologías de película delgada y fotovoltaicas tradicionales. El proceso involucra la conversión de fotones en electricidad y la generación de una corriente eléctrica que fluye a través de la carga.
Para reducir la recombinación superficial, las células HJT separan los contactos altamente recombinativos (óhmicos) de la capa basada en obleas usando una película semiconductora pasivante con una capa de banda ancha más amplia hecha de a-Si:H. Esta capa intermedia hace que la carga se filtre lo suficientemente lento como para crear un alto voltaje, pero lo suficientemente rápido como para evitar la recombinación antes de que los electrones sean recogidos, aumentando así la eficiencia para la célula HJT.
Heterounión vs. Paneles de Silicio Cristalino Tradicionales
La tecnología de heterounión mejora las deficiencias encontradas en los módulos estándar de c-Si, reduciendo la recombinación superficial. Esta tecnología tiene una eficiencia registrada más alta y mejora la vida útil de los módulos. Como resultado de las mejoras, los paneles HJT tienen un coeficiente de temperatura más bajo, lo que resulta en un mejor rendimiento bajo diferentes temperaturas extremas.
¿Qué Beneficios Ofrecen los Paneles de Heterounión?
Los paneles solares de heterounión pueden ser bastante beneficiosos ya que tienen una tecnología mejorada con un gran potencial en la industria solar. Estos son algunos de los principales beneficios de la tecnología:
- Alta eficiencia: Con una eficiencia de conversión del 26.07% para módulos monofaciales y más del 30% para bifaciales, el heterounión se posiciona como una de las tecnologías solares más eficientes de la industria.
- Buen coeficiente de temperatura: La tecnología de células solares de heterounión se ve menos afectada por los cambios de temperatura, lo que la hace ideal para aplicaciones en ubicaciones con altas temperaturas.
- Alta bifacialidad: La célula HJT tiene un factor de bifacialidad del 92%, lo que hace que el HJT ofrezca un gran rendimiento cuando se diseña como un módulo bifacial.
La versatilidad de los paneles solares de heterounión abre el camino para que la industria solar aumente las aplicaciones para la energía solar, incluyendo aplicaciones de espacio limitado como tejas solares y productos de Fotovoltaica Integrada en Edificios (BIPV), fuente de energía para dispositivos portátiles, y aplicaciones a escala de servicios públicos. Con esto, el futuro de la tecnología de heterounión promete ser brillante, ofreciendo una ruta hacia una mayor eficiencia y un costo energético más bajo.
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