Les cèl·lules fotovoltaiques (FV) solen estar fetes de materials semiconductors com el silici i presenten elèctrodes positius i negatius. Quan s'exposen a la llum solar, es produeix l'efecte fotovoltaic, convertint instantàniament l'energia lluminosa en energia elèctrica en forma de corrent continu (CC). Aquesta electricitat es pot emmagatzemar en bateries o convertir-se en corrent altern (CA) mitjançant un inversor per satisfer diverses necessitats energètiques. Les cèl·lules FV sovint es connecten en sèrie o paral·lel per formar mòduls, que després s'acoblen en matrius per obtenir majors rendiments energètics.
1. Cèl·lules de camp superficial posterior d'alumini (BSF)
Estructura i principi
Les cèl·lules BSF són un tipus comú de cèl·lula solar que utilitza un recobriment d'alumini com a elèctrode posterior. Això forma un camp elèctric posterior que ajuda a conduir els electrons a l'elèctrode posterior, millorant l'eficiència de la conversió d'energia. El procés de producció implica dopar la superfície de silici amb fòsfor per crear una regió de tipus N, aplicar una pel·lícula o recobriment per formar una regió de tipus P a la part frontal i formar una unió pn. Finalment, s'afegeixen reixes metàl·liques per recollir el corrent.
Història del desenvolupament
Proposades per primera vegada el 1973, les cèl·lules BSF van ser la primera estructura cel·lular de silici cristal·lí comercialitzada. El 2016, representaven més del 90% de la quota de mercat.
Avantatges
Les cèl·lules BSF destaquen per la seva simplicitat, rendibilitat i tecnologia madura.
2. Cèl·lules PERC
Origen del nom
PERC significa Emissor Passivat i Cel·la Posterior.
Procés i rendiment
Basant-se en les cel·les BSF tradicionals, la tecnologia PERC afegeix dos passos clau: passivació de la superfície posterior i obertura amb làser, cosa que augmenta significativament l'eficiència. El procés de fabricació inclou la neteja i la texturització de les oblies, la difusió per crear unions pn, el dopatge amb làser per a emissors selectius, la passivació posterior, la perforació amb làser, la serigrafia, la sinterització i les proves.
Avantatges
Les cel·les PERC presenten una estructura senzilla, un procés de fabricació curt i una alta maduresa dels equips.
3. Cèl·lules d'heterounió (HJT)
Estructura
Les cèl·lules HJT són cèl·lules solars híbrides que combinen substrats de silici cristal·lí i pel·lícules de silici amorf. Incorporen capes de silici amorf intrínseques a la interfície d'heterounió per passivar les superfícies frontal i posterior. L'estructura simètrica inclou un substrat de silici cristal·lí de tipus N, una capa de silici amorf Pi al costat orientat a la llum, una capa de silici amorf iN a la part posterior i elèctrodes i barres de distribució transparents a banda i banda. Aquestes són cèl·lules bifacials.
Avantatges
Les cel·les HJT presenten una alta eficiència, baixa degradació, un baix coeficient de temperatura, una alta bifacialitat, processos simplificats i idoneïtat per a oblies més primes.
4. Cèl·lules TOPCon
Principi tècnic
Les cel·les TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) es basen en el principi del portador selectiu. Presenten una capa ultrafina d'òxid de silici i una capa de silici dopada a la part posterior, formant una estructura de contacte passivada. Això redueix la recombinació de contacte superficial i metàl·lic, creant un potencial significatiu per a la millora de l'eficiència en les cel·les N-PERT.
Característiques del procés
Les cel·les TOPCon utilitzen substrats de silici de tipus N i requereixen canvis mínims a les línies de producció de tipus P existents, com ara afegir equips de difusió de bor i deposició de pel·lícules primes. Eliminen la necessitat d'obertures i alineació posteriors, simplificant la fabricació i millorant la compatibilitat amb els processos de les cel·les PERC i N-PERT.
Avantatges
Les cèl·lules TOPCon presenten una baixa degradació, una alta bifacialitat i un baix coeficient de temperatura, la qual cosa proporciona un rendiment excel·lent en plantes d'energia solar.
5. Cèl·lules IBC
Estructura i principi
Les cel·les de contacte posterior interdigitat (IBC) reubiquen totes les línies de la quadrícula d'elèctrodes frontals cap a la part posterior, disposant les unions pn i els contactes metàl·lics en un patró interdigitat. Això redueix l'ombrejat i augmenta l'absorció de la llum. Sense contactes metàl·lics frontals, les cel·les IBC proporcionen una àrea activa més gran per a la conversió de fotons.
Integració tecnològica
Les cèl·lules IBC es poden integrar amb altres tecnologies com ara PERC, TOPCon, HJT i perovskita, formant cèl·lules híbrides avançades com ara "TBC" (TOPCon-IBC) i "HBC" (HJT-IBC).
Potencial d'aplicació
Amb el seu disseny estèticament agradable, les cèl·lules IBC són ideals per a la fotovoltaica integrada en edificis (BIPV) i tenen fortes perspectives comercials.
Conclusió
Cada tipus de cèl·lula fotovoltaica ofereix avantatges únics i juga un paper fonamental en l'avanç de les tecnologies d'energia solar. A través de la innovació contínua, aquestes tecnologies estan impulsant el creixement i la transformació de la indústria fotovoltaica.
