As células fotovoltaicas (FV) adoitan fabricarse con materiais semicondutores como o silicio e contan con eléctrodos positivos e negativos. Cando se expoñen á luz solar, prodúcese o efecto fotovoltaico, convertendo instantaneamente a enerxía luminosa en enerxía eléctrica en forma de corrente continua (CC). Esta electricidade pódese almacenar en baterías ou converterse en corrente alterna (CA) a través dun inversor para satisfacer diversas necesidades enerxéticas. As células FV adoitan conectarse en serie ou paralelo para formar módulos, que logo se montan en matrices para obter maiores saídas de enerxía.
1. Celas de campo superficial traseiro de aluminio (BSF)
Estrutura e principio
As células BSF son un tipo común de célula solar que emprega un revestimento de aluminio como eléctrodo traseiro. Isto forma un campo eléctrico traseiro que axuda a conducir os electróns ao eléctrodo traseiro, mellorando a eficiencia da conversión de enerxía. O proceso de produción implica dopar a superficie de silicio con fósforo para crear unha rexión de tipo N, aplicar unha película ou revestimento para formar unha rexión de tipo P na parte dianteira e formar unha unión pn. Finalmente, engádense grellas metálicas para recoller a corrente.
Historial de desenvolvemento
Propostas por primeira vez en 1973, as células BSF foron a estrutura celular de silicio cristalino comercializada máis antiga. En 2016, representaban máis do 90 % da cota de mercado.
Vantaxes
As células BSF destacan pola súa simplicidade, rendibilidade e tecnoloxía madura.
2. Células PERC
Orixe da denominación
PERC significa Emisor Pasivado e Cela Traseira.
Proceso e rendemento
Baseándose nas celas BSF tradicionais, a tecnoloxía PERC engade dous pasos clave: a pasivación da superficie traseira e a apertura por láser, o que aumenta significativamente a eficiencia. O proceso de fabricación inclúe a limpeza e texturización das obleas, a difusión para crear unións pn, o dopado por láser para emisores selectivos, a pasivación traseira, a perforación por láser, a serigrafía, a sinterización e as probas.
Vantaxes
As celas PERC presentan unha estrutura simple, un proceso de fabricación curto e equipos de alta madurez.
3. Células de heterounión (HJT)
Estrutura
As células HJT son células solares híbridas que combinan substratos de silicio cristalino e películas de silicio amorfo. Incorporan capas de silicio amorfo intrínsecas na interface de heterounión para pasivar as superficies frontal e traseira. A estrutura simétrica inclúe un substrato de silicio cristalino de tipo N, unha capa de silicio amorfo Pi no lado orientado á luz, unha capa de silicio amorfo iN na parte traseira e eléctrodos e barras transparentes en ambos os lados. Trátase de células bifaciais.
Vantaxes
As células HJT contan con alta eficiencia, baixa degradación, baixo coeficiente de temperatura, alta bifacialidade, procesos simplificados e idoneidade para obleas máis delgadas.
4. Células TOPCon
Principio técnico
As celas TOPCon (contacto pasivado por óxido de túnel) baséanse no principio do portador selectivo. Presentan unha capa ultrafina de óxido de silicio e unha capa de silicio dopada na parte traseira, formando unha estrutura de contacto pasivada. Isto reduce a recombinación de contacto superficial e metálico, creando un potencial significativo para a mellora da eficiencia nas celas N-PERT.
Características do proceso
As celas TOPCon empregan substratos de silicio de tipo N e requiren cambios mínimos nas liñas de produción de tipo P existentes, como engadir equipos de difusión de boro e deposición de película fina. Eliminan a necesidade de aberturas e aliñamentos traseiros, o que simplifica a fabricación e mellora a compatibilidade cos procesos das celas PERC e N-PERT.
Vantaxes
As células TOPCon presentan baixa degradación, alta bifacialidade e un baixo coeficiente de temperatura, o que produce un excelente rendemento en centrais de enerxía solar.
5. Células IBC
Estrutura e principio
As células de contacto traseiro interdixitado (IBC) reubican todas as liñas da grella de eléctrodos frontais na parte traseira, organizando as unións pn e os contactos metálicos nun patrón interdixitado. Isto reduce o sombreado e aumenta a absorción da luz. Ao non ter contactos metálicos frontais, as células IBC proporcionan unha área activa maior para a conversión de fotóns.
Integración tecnolóxica
As células IBC poden integrarse con outras tecnoloxías como PERC, TOPCon, HJT e perovskita, formando células híbridas avanzadas como "TBC" (TOPCon-IBC) e "HBC" (HJT-IBC).
Potencial de aplicación
Co seu deseño esteticamente agradable, as celas IBC son axeitadas para a fotovoltaica integrada en edificios (BIPV) e teñen fortes perspectivas comerciais.
Conclusión
Cada tipo de célula fotovoltaica ofrece vantaxes únicas e desempeña un papel fundamental no avance das tecnoloxías de enerxía solar. Mediante a innovación continua, estas tecnoloxías están a impulsar o crecemento e a transformación da industria fotovoltaica.
