Evolución de la fabricación de paneles solares con tecnología mono PERC, HJT Y TOPCon

La tecnología de fabricación de paneles solares ha avanzado mucho a lo largo de los años y recientemente se han producido avances significativos con la introducción de la tecnología mono PERC, TopCon y HJT. Estas nuevas tecnologías han dado lugar a mejoras en la eficiencia, la durabilidad y el rendimiento general de los paneles solares, convirtiéndolos en una opción más viable y rentable para la producción de energía renovable. A continuación, analizamos cada tecnología, profundizando en las características de cada una de ellas y en sus diferencias.

Paneles solares fotovoltaicos PERC

En los últimos años, los paneles solares de emisor pasivado y contacto trasero (PERC) han ido ganando popularidad en la industria de paneles solares como una opción viable para crear energía solar más eficiente. Estos paneles solares utilizan células solares PERC, una versión mejorada de las células solares convencionales. Su diseño modificado les permite generar entre un 6 y un 12 por ciento más de energía que sus homólogos tradicionales.

Acerca de la tecnología PERC

PERC significa emisor pasivado y celda trasera. La célula solar PERC tiene una capa de pasivación en la parte posterior de la célula, que ayuda a minimizar las pérdidas por recombinación y aumentar la absorción de luz. La función clave de la capa de pasivación trasera es reflejar la luz que pasa a través de la celda de silicio sin ser absorbida nuevamente por el silicio. Al reflejar esta luz, la capa de pasivación da a la célula solar una segunda oportunidad de absorberla, lo que se traduce en una mejora significativa de la eficiencia.

Ventajas de los paneles solares PERC

Los paneles PERC ofrecen varios beneficios sobre los paneles solares de tecnología anterior, lo que los ha convertido en la opción más popular para los instaladores y clientes de energía solar fotovoltaica en 2023. Veamos cuáles son sus ventajas clave, con respecto a otras tecnologías previas:

• Mayor producción de energía: los paneles solares PERC tienen una mayor eficiencia en comparación con los tradicionales, lo que resulta en una mayor generación de energía por metro cuadrado. Esto puede llegar a suponer un aumento de hasta un 5% en la producción de energía para un sistema fotovoltaico completo.
• Mayor rendimiento en condiciones de poca luz y altas temperaturas: los paneles PERC funcionan excepcionalmente bien en entornos con poca luz y altas temperaturas, proporcionando una mayor eficiencia de alrededor del 3%.
• Alta eficiencia de área: debido a que los paneles PERC son más eficientes, pueden lograr la misma potencia de salida que los paneles de tecnología anterior policristalina con menos paneles. Esto significa que un sistema de energía solar que utiliza paneles PERC necesitará menos espacio para su instalación a igualdad de potencia.
• Costos B.O.S reducidos: con los paneles PERC podemos lograr el mismo rendimiento con menos paneles, lo que resulta en una reducción de los costos del equilibrio del sistema (BOS), los costos laborales y otros costos indirectos, como inversores y protecciones.

Desventajas de los paneles solares PERC

• Los paneles solares PERC son generalmente más caros que los paneles solares policristalinos.
• También son ligeramente más sensibles a la sombra.
• La tecnología PERC es relativamente nueva, por lo que hay una cierta incertidumbre acerca de su durabilidad y rendimiento a largo plazo.

Paneles solares TOPCon

La tecnología solar de contacto pasivado con óxido de túnel (TOPCon) es un tipo relativamente nuevo de tecnología de células solares. TOPCON significa «Tunnel Oxide Passivated Contact».

Acerca de la tecnología TOPCon

La estructura de la célula solar TOPCon consta de una fina capa de óxido de aluminio intercalada entre una capa de óxido conductor transparente (TCO) y una capa de silicio cristalino dopado con P. La capa de TCO actúa como contacto frontal para la célula solar, mientras que la capa dopada con P actúa como capa absorbente. La capa de óxido del túnel funciona a su vez como capa de pasivación, evitando la recombinación de portadores de carga en la superficie de la célula solar. Una mayor eficiencia permite que el panel solar capture una mayor cantidad de energía por unidad de área.

Ventajas de los paneles solares TOPCon

La adopción de la tecnología TOPCon en este 2024 está creciendo debido a varios beneficios asociados. Éstas son algunas de las ventajas clave de utilizar la tecnología de células solares TOPCon:

• Proceso de fabricación: las células solares TOPCon se pueden fabricar con las mismas máquinas que las células solares tipo P, es decir, los fabricantes no necesitan realizar una gran inversión de capital para adoptar esta tecnología, lo que hace que sea más fácil y rápido producir paneles solares TOPCon a gran escala.
• Mayor eficiencia:  las celdas TOPCon son más eficientes para convertir la luz solar en electricidad que las celdas tipo P. La eficiencia máxima de las celdas TOPCon es de alrededor del 28%, que es mayor que la eficiencia máxima de aproximadamente el 24 % para las celdas PERC. Esta mayor eficiencia da como resultado una mayor generación de electricidad en la misma superficie y un mayor rendimiento por metro cuadrado.
• Menor degradación:  Los módulos TOPCon tienen una menor degradación de energía durante el primer año y durante los 25 años de uso, en comparación con los módulos solares fotovoltaicos PERC. Por tanto, mantienen su eficiencia durante más tiempo, lo que se traduce en una mayor vida útil de los paneles solares y un mejor retorno de la inversión.
• Coeficiente de temperatura más bajo: el coeficiente de temperatura de los paneles solares TOPCon es menor que el de los paneles solares PERC. Esto significa que los paneles solares TOPCon pueden mantener su eficiencia a temperaturas más altas, lo cual es particularmente importante en climas cálidos.
• Tasa de bifacialidad: las células TOPCon tienen una mayor bifacialidad que las células PERC. Es decir, los paneles solares TOPCon pueden generar electricidad tanto desde la parte delantera como desde la parte posterior del panel solar.
• Rendimiento con poca luz:  los módulos solares TOPCon tienen una mayor eficiencia en condiciones de poca luz que los módulos PERC. Esto quiere decir que los paneles solares TOPCon pueden generar más electricidad en condiciones de baja luminosidad, días nublados e inicio y final del día.

Desventajas de la tecnología de módulos solares fotovoltaicos TOPCon

• Coste: las células solares TOPCon son más costosas de producir que las células solares tradicionales PERC, debido a los materiales adicionales y a los pasos de fabricación necesarios para crear las capas de película delgada necesarias para la célula.
• Complejidad: el proceso de fabricación de las celdas TOPCon es más complejo que el de las celdas tradicionales, lo que puede dificultar el aumento de la producción para satisfacer la alta demanda.

Comparación entre la tecnología solar PERC y TOPCon

Visualmente, las células solares PERC parecen idénticas a las TOPCon una vez instaladas en el módulo. Sin embargo, a diferencia de las células PERC, las células TOPCon están hechas de silicio dopado n, que es más difícil de fabricar pero que, a su vez, permite alcanzar mayores grados de eficiencia.

Otra diferencia significativa es el proceso de pasivación, más laborioso en el caso de las células TOPCon. A pesar de ser más desafiante técnicamente, este proceso logra un mayor efecto. Concretamente, aplicar una capa de silicio policristalino en la parte posterior de la celda requiere un esfuerzo técnico significativo, pero permite que la celda solar maneje voltajes más altos, lo que resulta en un aumento de la eficiencia general.

Paneles solares HJT

La tecnología de células solares de heterounión (HJT) es un tipo relativamente nuevo de células solares que va a ir ganando popularidad en este 2024. El diseño y la estructura de HJT permiten una conversión más eficiente de la luz solar en electricidad.

Acerca de la tecnología HJT

Los paneles solares de heterounión son un tipo de panel fotovoltaico que consta de tres capas de material fotovoltaico. Estos paneles incorporan dos tecnologías distintas: silicio cristalino y silicio amorfo de «película delgada», que funcionan en armonía para producir electricidad.

Las celdas HJT constan de tres materiales principales:  silicio cristalino (c-Si), silicio amorfo (a-Si) y óxido de indio y estaño (ITO).

La primera capa, hecha de silicio amorfo, captura la luz solar antes de que llegue a la capa cristalina, así como cualquier luz que se refleje en las capas subyacentes. La capa intermedia está compuesta de silicio monocristalino, que es el principal responsable de convertir la mayor parte de la luz solar en electricidad. La capa final es otra capa de silicio de película delgada amorfa, ubicada detrás del silicio cristalino, que captura los fotones restantes que hayan pasado a través de las dos primeras capas.

Al combinar estas dos tecnologías, los paneles solares de heterounión pueden generar más energía de la que cualquiera de las tecnologías podría producir de forma independiente. Estos paneles pueden alcanzar eficiencias del 25% o más, lo que los convierte en una opción atractiva para la generación de energía solar.

Ventajas de los paneles solares HJT

Éstos son los principales beneficios de los paneles solares de heterounión (HJT) resumidos en puntos breves:

• Alta eficiencia:  los paneles solares HJT tienen una eficiencia de conversión del 26,07% para módulos monofaciales y de más del 30% para módulos bifaciales, lo que los convierte en una de las tecnologías solares más eficientes de la industria.
• Buen coeficiente de temperatura: las celdas HJT se ven menos afectadas por los cambios de temperatura, lo que las hace ideales para usar en lugares con altas temperaturas.
• Alta bifacialidad: las células HJT tienen un alto factor de bifacialidad del 92%, lo que las convierte en una excelente opción para aplicaciones a escala de servicios públicos que pueden aprovechar el recurso de albedo.
• Proceso de fabricación sencillo: el proceso de fabricación del módulo solar fotovoltaico HJT solo implica de 5 a 7 pasos y el costo del equipo se reduce constantemente, lo que la convierte en una tecnología rentable y prometedora para el futuro de la energía solar.

Desventajas de los paneles solares HJT

Los paneles solares de heterounión (HJT) ofrecen varias ventajas, pero también tienen algunos inconvenientes. Éstas son las principales desventajas de los paneles solares HJT:

• Alto costo: los paneles HJT son más costosos debido a los pasos adicionales en la fabricación y al precio de los materiales.
• Fragilidad: los paneles HJT son delgados y tienen una estructura compleja, lo que los hace más vulnerables a los daños.
• Complejidad de producción: el proceso de fabricación de paneles HJT requiere conocimientos y equipos especializados.
• Baja escala de fabricación: los paneles HJT se producen a menor escala que los paneles tradicionales, lo que puede hacerlos más caros y más difíciles de encontrar, aunque cada vez más fabricantes desarrollan nuevas líneas de producción.

Comparación entre la tecnología de módulos solares fotovoltaicos HJT y TOPCon

Los paneles solares TOPCon y HJT son dos tecnologías solares avanzadas que ofrecen alta eficiencia y confiabilidad. A continuación, te mostramos algunas características generales en las que dos paneles solares pueden diferir:

• Los paneles HJT tienen mayor eficiencia y bifacialidad, pero son más complejos y costosos de fabricar y son sensibles a la humedad.
• Los paneles TOPCon tienen un proceso de fabricación más simple, menor costo y son menos sensibles a la humedad, pero tienen menor eficiencia y bifacialidad en comparación con los paneles HJT.

Aplicaciones de los paneles solares HJT

• Energía fotovoltaica integrada en edificios (BIPV):  los paneles solares HJT se pueden integrar en fachadas, techos y ventanas de edificios para generar electricidad y, al mismo tiempo, proporcionar diseño arquitectónico y beneficios de ahorro de energía.
• Aplicaciones con espacio limitado:  los paneles solares HJT son una buena opción para aplicaciones con espacio limitado, como cargadores solares portátiles, viviendas residenciales con alto consumo y poca superficie de instalación disponible, debido a su alta eficiencia y tamaño compacto.
• Plantas de energía solar a escala comercial:  los paneles solares HJT se pueden utilizar en grandes plantas de energía solar a escala comercial, especialmente para proyectos con mayor irradiancia solar, lo que aumenta la eficiencia de los paneles HJT.

Conclusiones

En resumen, los paneles HJT ofrecen la mayor eficiencia y bifacialidad, pero son los más complejos y costosos, y son sensibles a la humedad. Los paneles solares TOPCon tienen un  proceso de fabricación más sencillo y son menos sensibles a la humedad, pero tienen menor eficiencia y bifacialidad en comparación con los paneles HJT. Los paneles Mono PERC tienen un proceso de fabricación más simple que los paneles HJT y TOPCon, pero tienen menor eficiencia y bifacialidad en comparación con éstos.

En España, la tecnología PERC se utiliza ampliamente y se considera una buena opción para la mayoría de las instalaciones. Además, los paneles solares mono PERC son conocidos por su confiabilidad, durabilidad y longevidad. Los paneles TOPCon son relativamente caros y pueden no ser rentables para todas las instalaciones, si bien el mercado está evolucionando hacia la adopción de esta tecnología como el nuevo estándar. Tanto los paneles solares TOPCon como HJT también son relativamente caros y es posible que no estén ampliamente disponibles este 2024, si bien su expansión es clara y se notará en este año.

Podemos concluir que los paneles mono PERC son una buena opción para la mayoría de las aplicaciones solares, pero la idoneidad de una tecnología particular depende en última instancia de una variedad de factores. Lo mejor es consultar con un experto para determinar la tecnología más adecuada para tus necesidades y presupuesto específicos.