¿Qué problemas oculta la tecnología N-Type TOPCon?
Escrito por Asier Ukar ( Managing Director Kiwa PI Berlin)
Los expertos en laboratorios de I + D han logrado conseguir una tecnología que puede ser todavía más eficiente que la de contacto posterior con emisor pasivo (PERC): la tecnología N-Type TOPCon. Esta tecnología se caracteriza por tener una capa de silicio dopada con fósforo como material base y capas ultrafinas de óxido de tunel y polisilicio como contactos pasivados para reducir significativamente las pérdidas de recombinación y aumentar la eficiencia de la célula solar.
Los principales fabricantes, sobre todo los que tienen sede en Asia, e inversores ya están empezando a apostar por esta tecnología. Esta es una célula que, en teoría, no presenta riesgos tecnológicos como ha ocurrido con el LeTID en las PERC o el efecto PID (Potential Induced Degradation). Además, el datasheet de los módulos fotovoltaicos basados en TOPCon ha demostrado ofrecer un ROI más atractivo que el PERC.
No obstante, hemos observado en los laboratorios de PI Berlin una serie de riesgos a tener en cuenta a la hora de optar por esta tecnología:
1. Aumento de Potential Induced Degradation (PID-p).
El N-Type TOPCon tiene una estructura similar a la cara posterior de PERC, por lo que también se ve afectado por PID-p (polarización, no tipo shunt).
2. Mayor sensibilidad a las condiciones de humedad.
Como consecuencia de que haya aluminio en los contactos entre células, los cuales están situados en la parte delantera del módulo -donde más humedad se acumula debido a la lluvia y el rocío-. Esto implica realizar pruebas de calor húmedo en cámara climática y pruebas de electroluminiscencia para ver cómo se comporta a largo plazo ese módulo.
3. Degradación inducida por UV
El óxido de aluminio de las capas de pasivación es propenso a la degradación por UV. Mientras que en PERC no es grave porque el aluminio se encuentra en la parte trasera, en TOPCon supone un problema al estar en la parte frontal, que es donde incide la luz.
4. Interrupciones de los fingers causadas en el proceso de soldadura.
En el momento en el que se realiza la soldadura se generan muchas más roturas de las habituales en los printings, por lo que, en condiciones de trabajo mecánico en planta, con dilataciones térmicas y contracciones, se generan roturas en las células y, por consiguiente, una pérdida de potencia de varios vatios (W). Este fenómeno se puede detectar mediante pruebas de electroluminiscencia.
5. Disolución de oxígeno en el ingot
Durante el proceso productivo de TOPCon la temperatura se eleva hasta los 1.000 °C (en PERC la temperatura solo se sube hasta 760 °C) y disuelve el oxígeno que se ha difundido desde el crisol de cuarzo. Al disolverse, se distribuye en la célula y crea recombinación y trampas de portadores.
Pruebas de duración extendida para comprobar la calidad del N-Type TOPCon
Ante los problemas que puede presentar el N-Type TOPCon, el control de calidad durante su fabricación requiere de una serie de ajustes centrados en el tamaño de muestras y en el tipo de pruebas que se deben realizar en laboratorio. Es esencial llevar a cabo pruebas de duración extendida -como Damp Head, Thermal Cycling o Humidity Freeze- para poder evaluar la fiabilidad de los módulos a largo plazo, más allá de los datos estándar especificados en la hoja de datos.
Dentro de la BOM (Bill Of Materials) de los módulos N-Type TOPCon, uno de los componentes clave es el encapsulante, ya que uno inadecuado o de baja calidad puede anular completamente los beneficios del N-Type TOPCon. Un estudio realizado por PVEL en su scorecard de 2023 -la prueba de PID192h- muestran variaciones sustanciales entre una BOM u otra, aun tratándose del mismo fabricante: solo basta un cambio de proveedor para aumentar la pérdida de potencia del PID de menos del 1% a casi el 4,5%. Desde PI Berlin hemos observado cómo algunos fabricantes relajan los criterios de aceptación y rechazo en N-Type TOPCon respecto a PERC para el mismo fallo.
Tecnología N-Type TOPCon: Mayor eficiencia y durabilidad en paneles solares
Sin embargo, también hay ventajas, y muchas. Como indicábamos al principio, gracias a sus contactos pasivados y capa de silicio dopada con fósforo, los paneles solares basados en esta tecnología ofrecen una mayor eficiencia en muchos aspectos y baja degradación frente a otras tecnologías como las de las células PERC.
- Mejora continua de la eficiencia: Gracias a la estructura de contactos pasivados, se reduce la recombinación de electrones y las pérdidas de energía, lo que permite una mayor eficiencia de conversión de la luz solar en electricidad.
- Coeficiente de temperatura mejorado: La capa de silicio dopada con fósforo proporciona un mejor rendimiento a altas temperaturas debido a su bajo coeficiente térmico.
- Mayor resistencia a la degradación: Muestra una reducción significativa de la degradación anual, lo que significa que la eficiencia del panel solar se mantiene en niveles más altos durante un período de tiempo más largo (tiene una garantía de rendimiento del 87,40% en 30 años).
- Mejor tasa de bifacialidad: Tienen un factor de bifacialidad mayor que otras tecnologías Mono PERC, incrementándose en más de un 10% hasta el 85%
Todo avance tecnológico conlleva beneficios y retos asociados. Por ello, desde Kiwa PI Berlin recomendamos incidir más en pruebas específicas que identifiquen y traten esos problemas con antelación, ya que, a pesar de los riesgos, si los módulos TOPCon se fabrican adecuadamente, superan en prestaciones a las células PERC.
Noticia publicada en PV Magazine.