¿Por qué PERC dominará la tecnología de células solares de silicio?

- Jul 03, 2019-

Fuente: sinovoltaics

 

Standard solar cell vs PERC solar cell



PERC: tanto aumento de eficiencia como reducción de costos

 

Cuando se trata de I + D, hay dos puntos de enfoque obvios en nuestra industria: la reducción de costos y el aumento de la eficiencia.

Con eficiencias que superan la marca del 20%, la tecnología de células solares PERC seguramente tiene una ventaja en comparación con las células solares de tipo P convencionales, que solo producen alrededor del 18-19%.

 

El aumento de la eficiencia de la tecnología PERC se traduce en un aumento de potencia de 5-10 W para un módulo mono de 60 celdas. Además de una mayor eficiencia, la tecnología de células solares PERC también tendrá potencialmente una ventaja de costos. Sin embargo, esto requiere que se haya instalado suficiente capacidad de fabricación de PERC y se haya incrementado la producción. Y sí ... las fábricas en Asia han aumentado su capacidad PERC ...

 

¿Por qué será PERC la tecnología de células solares dominante?

 

Como PERC es compatible con los equipos de serigrafía existentes, es bastante fácil para los fabricantes actualizar sus líneas de producción existentes.

 

Muchos fabricantes asiáticos, como JA Solar, Trina Solar, NeoSolar, Gintech, Hanwha Q Cells y Suntech, ya han actualizado sus líneas de producción, y muchos otros están en proceso de hacerlo. Además, importantes proveedores de maquinaria de producción fotovoltaica, como Meyer Burger y Centrotherm, están involucrados en la fabricación de equipos de producción de células PERC.

 

¿Cuáles son los principales fabricantes asiáticos con tecnología de células solares PERC?

 

Solarworld anunció en julio de 2015 que actualmente posee la capacidad de producción de células PERC más grande del mundo. Su capacidad de fabricación de celdas actual alcanzó los 800MW.

 

Para una empresa como Solarworld, tiene sentido expandir sus líneas de producción de alta eficiencia, ya que se centran principalmente en los mercados de alto ASP (precio de venta promedio).

 

Los expertos de la industria se dan cuenta de que no pasará mucho tiempo antes de que bajen los costos, los fabricantes asiáticos se pondrán al día y superarán esta capacidad. De hecho, en el momento de redactar este informe vemos que los principales fabricantes chinos están expandiendo la capacidad de PERC rápidamente:

 

JA Solar - celdas solares PERCIUM

La capacidad de producción esperada de las células solares PERCIUM de JA Solar es de 350 MW en 2015, lo que representa solo una pequeña parte de su capacidad de ventas esperada de 3.6-4.0 GW (PV-Tech).

 

La compañía ha alcanzado una eficiencia de conversión promedio del 20,4%. JA Solar comenzó a comercializar sus paneles solares PERCIUM de 60 células ya en 2014 en los mercados principalmente japonés, británico, israelí, chino y alemán.

 

Suntech - Células solares HYPRO

Es bueno ver que Shunfeng, el propietario de la marca Suntech, también está invirtiendo en líneas de producción mejoradas en Suntech y ha estado implementando la tecnología de células solares PERC.

 

La primera línea de producción de módulos Hypro se puso en línea en julio de 2015 y Suntech comenzó a enviar módulos de alta eficiencia para sus primeros proyectos. Los módulos de Suntech de 60 celdas y 290 vatios alcanzan un máximo. de 20,5% de eficiencia de conversión, y su módulo Hydro de 72 celdas produce 345W.

 

Trina Solar - Miel M Plus

A principios de 2015, Trina Solar lanzó un módulo solar PERC de poly y mony, llamado Honey Plus. El módulo mono se llama Honey M Plus. El Poly Honey Plus alcanzó una eficiencia del 18.7%, 60 células alcanzó los 275W, mientras que el Honey M Plus tuvo un rendimiento de conversión del 20.4%, lo que hace que un módulo de 60 células sea de 285W (Trina).

 

Trina Solar afirma que ofrece las células solares PERC de Honey Plus con contactos frontales de cinco barras colectoras, lo que reduce ligeramente la resistencia y aumenta la confiabilidad. ¿Por qué sería más confiable una célula solar de 5 barras colectoras? La razón principal es que reduce el efecto de las partes inactivas de una célula solar en caso de micro fisuras.

 

Jinko Solar - Eagle + módulos

En mayo de 2015, Jinko Solar abrió una nueva planta de fabricación de módulos y células PERC en Penang, Malasia. Se anunció que la capacidad de la celda solar sería de 500 MW y la capacidad del módulo fotovoltaico de 450 MW (Jinko Solar). Jinko anunció recientemente que fabricó un módulo de alta eficiencia de 60 celdas y 306.9W en su laboratorio, sin embargo, las eficiencias de fabricación regulares parecen estar muy por debajo de esta salida.

 

¿Cómo mejora la tecnología de células PERC el rendimiento del panel solar?

 

Como ya se explicó, las células solares PERC están diseñadas con una capa adicional en la parte inferior de la célula solar. Esta capa adicional se llama la capa de pasivación dieléctrica.


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Diseño de célula solar de silicio convencional.

 

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Diseño de célula solar PERC

 

Hay tres razones principales por las que la capa de pasivación dieléctrica contribuye al aumento de la eficiencia:  

 

1.     La capa de pasivación dieléctrica adicional reduce la recombinación de electrones:
La recombinación de electrones es la tendencia de los electrones a recombinarse y básicamente bloquean los electrones para que no fluyan libremente a través de la célula solar, lo que significa que no puede alcanzar su eficiencia potencial. Emisor y contribuye a una mayor corriente eléctrica.

 

2.     La capa de pasivación dieléctrica adicional aumenta la capacidad de la célula solar para capturar la luz:
La capa dieléctrica refleja la luz que pasa a través de la célula solar sin generar electrones. Al reflejar esta luz, los fotones tienen más oportunidades de generar corriente eléctrica.

 

 

3.     La capa de pasivación dieléctrica adicional refleja longitudes de onda superiores a 1180 nm fuera de la célula solar, que normalmente generarían calor:
Las obleas de silicio dejan de absorber longitudes de onda superiores a 1180 nm. En las células solares normales, tales longitudes de onda son fácilmente absorbidas por la metalización del reverso y se convierten en calor.


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Comparación de células solares PERC y células solares estándar

 

Como saben, el calor reduce la eficiencia de conversión de la célula solar. La capa de pasivación dieléctrica refleja longitudes de onda superiores a 1180 nm fuera de la célula solar, y ayuda a la célula solar a funcionar de manera más eficiente al mantener temperaturas más bajas.

 

Revisión: ¿Cómo se genera la electricidad a partir de una célula solar?

 

Una célula solar de silicio cristalino (c-Si) convencional consta de dos capas con diferentes propiedades eléctricas. Las dos capas se llaman la base y el emisor. El punto donde se encuentran la base y el emisor se llama interfaz.

Se genera un campo eléctrico donde las dos capas se tocan, este punto se llama interfaz. La interfaz atrae electrones cargados negativamente al emisor una vez que llega a la interfaz.

 

Cuando la luz entra en la célula solar, los electrones se liberan de los átomos de silicio. Cuando se liberan electrones, pueden viajar libremente a través de la oblea de silicio. Sin embargo, los electrones solo contribuirán a la corriente eléctrica si llegan a la interfaz, entre el emisor y la base.

   

Diferentes tipos de longitudes de onda.

 

Las longitudes de onda más cortas (luz azul) generan principalmente electrones cerca de la parte frontal de la célula solar, mientras que las longitudes de onda más largas (luz roja) generan electrones en la parte posterior de la célula. Algunas de las longitudes de onda más largas pasarán a través de la oblea sin generar ninguna corriente.

 

Aquí es donde la capa dieléctrica en la parte posterior de la célula solar hace la diferencia.

 

Cómo la tecnología de células PERC captura diferentes longitudes de onda

 

El sol emite luz en diferentes longitudes de onda y cuando la luz alcanza la estructura de la célula de silicio, genera electrones en varios niveles de la estructura de la célula solar.

 

La tecnología PERC aumenta la capacidad de la célula para capturar longitudes de onda más largas. Las longitudes de onda más largas están especialmente presentes durante las mañanas y las tardes (sol bajo un ángulo) o durante los días nublados.

 

La luz azul, con longitudes de onda más cortas, está siendo absorbida por la atmósfera durante estos tiempos, ya que tiene que recorrer un camino más largo para llegar a la superficie de la Tierra. La luz roja es menos fácilmente absorbida por la atmósfera de la Tierra.

 

Así que la razón principal por la que la tecnología PERC muestra mejores rendimientos de energía es la capa dieléctrica reflectante en la parte posterior de las células solares que ayuda a absorber más luz roja, incluso durante la mañana, las noches o durante el tiempo nublado.