La tecnología TOPCon podría aumentar aún más la eficiencia de las células solares

- Oct 09, 2018-

Una tecnología prometedora es lo que los expertos en Asia llaman a menudo TOPCon. Para evitar malentendidos: en Europa, la abreviatura, que significa "contacto pasivado con óxido de túnel", está más asociada con el desarrollo de Fraunhofer ISE, una variante particular de la tendencia.


Para el concepto, con el fin de reducir las pérdidas por recombinación de los contactos metálicos y la superficie de silicio de las células, se introduce una capa delgada de óxido, además del silicio policristalino fuertemente dopado entre los contactos metálicos y la oblea.


Los portadores, es decir, electrones y totalidades, pueden atravesar un túnel, debido a un fenómeno cuántico-físico. Esto establece el contacto, mientras que la oblea se pasiva mejor y las pérdidas por recombinación se reducen significativamente en comparación con la tecnología estándar.


La eficiencia de una celda siempre está relacionada con el equilibrio entre establecer un buen contacto con una baja resistencia de contacto y evitar las pérdidas por recombinación, que se producen en todas las áreas en contacto con el metal.


En los contactos estándar, que consisten en una metalización pura en la oblea, las pérdidas son altas. Las tecnologías de emisores selectivos ya reducen estas pérdidas para los contactos frontales al aumentar el dopaje selectivamente debajo del metal.


TOPCon es el siguiente paso: como un regalo adicional, la capa de óxido pasiva toda la superficie de la oblea de silicio simultáneamente, si está totalmente cubierta.


"El equipo principal para formar estructuras TOPCon ya existe", dijo Guangyao Jin, científico jefe de metalizaciones Solamet en DuPont Photovoltaic Solutions, con sede en Shanghai. De hecho, se podría utilizar la deposición de vapores químicos a baja presión (LPCVD), la deposición de vapores químicos mejorados por plasma (PECVD) o incluso la deposición de vapores químicos a presión atmosférica (APCVD).


El derecho a la eficiencia celular que promete TOPCon depende particularmente de la pasta de metalización, que determinará si la tecnología puede transferirse o no a la producción en masa rentable, dijo Jin. "Hoy en día, la metalización es el cuello de botella", dijo.


Jin y su equipo están trabajando con los fabricantes de celulares para ayudar a que la tecnología tenga éxito y brinden las soluciones de metalización necesarias.


Los requisitos para la metalización son bastante diferentes a los de los contactos estándar. Mientras que para los contactos estándar en el proceso de disparo, el metal debe penetrar a través de la capa de pasivación y tocar la oblea de silicio, con TOPCon, debe permanecer por encima de la capa de óxido.


Para las celdas de tipo n, esto ya funciona bien. Jin estima que el próximo año, se actualizarán a TOPCon en China más de 1.5 GW de capacidad de producción tipo n.


Para las células de tipo n que utilizan la tecnología TOPCon, ya se han alcanzado eficiencias de más del 23%, dijo, aunque la eficiencia promedio todavía es ligeramente inferior. "Ahora la tarea es aumentar la eficiencia promedio con tasas de rendimiento compatibles en comparación con PERC mono", continuó.


Para la tecnología mono p-PERC, que actualmente tiene una participación de mercado de alrededor del 30%, todavía es discutible si y cuando TOPCon se introducirá a una escala mayor.


Aquí parece más difícil proporcionar números concretos para el derecho a la eficiencia en la producción en masa. "Se supone que el derecho cuando se adopta TOPCon a p-type es un poco menor que en n-type", dijo Jin. Sin embargo, en las licitaciones asociadas con el programa Chinese Top Runner, un ganador ha aplicado con la tecnología TOPCon tipo p. Se espera que la instalación se realice en 2019.


Al final, los costos asociados con cualquier ganancia de eficiencia determinarán si la tecnología será adoptada o no. Por ejemplo, mono PERC tiene menores costos de producción por vatio que los estándares múltiples, según el último informe de Bloomberg. Como tal, no es de extrañar que la demanda para actualizar las líneas de producción es actualmente alta.


La tecnología de emisor selectivo también está llegando. Jin estima que para fines del próximo año, ya se habrán actualizado alrededor de 20 GW de la capacidad de producción de células mono PERC.


Ya sea que llegue TOPCon o no, "nunca ha habido tantas opciones para los desarrolladores de celulares", dijo Jin. Por ejemplo, la heterounión puede competir con TOPCon, aunque tiene la desventaja de que no puede tolerar las altas temperaturas utilizadas en las soluciones de metalización convencionales existentes.


La tecnología para el nuevo método de pasivación también fue desarrollada por Centrotherm en colaboración con el instituto de investigación alemán, ISFH. Utilizan el término POLO (poli-Si-sobre óxido).


El fabricante alemán de equipos dijo en Energy Taiwan 2018 que está de vuelta con una tecnología para la actualización de PERC, un negocio dominado durante mucho tiempo por Meyer Burger, con sede en Suiza.