TOPCon: Un paso más allá del PERC

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Si bien la tecnología de contacto posterior con emisor pasivo (PERC) y el aumento de eficiencia que conlleva se extendiendo cada vez más, los expertos en laboratorios de I + D continúan trabajando en otras tecnologías que pueden aumentar aún más las eficiencias y los costos.

Una tecnología prometedora es lo que los expertos en Asia suelen llamar 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.

Con el fin de reducir las pérdidas derivadas 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, principalmente electrones, 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 célula 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 emisor selectivo ya reducen estas pérdidas para los contactos frontales al aumentar el dopaje bajo el metal de forma selectiva.

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 completamente cubierta.

“El equipo principal para crear estructuras TOPCon ya existe”, dijo Guangyao Jin, científico jefe de metalizaciones de 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).

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 de manera rentable, dijo Jin. “Hoy en día, la metalización es el cuello de botella”, dijo.

Jin y su equipo están trabajando con los fabricantes de células 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 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.

El sistema ya se está aplicando a la fabricación de las células de tipo n. Jin estima que el próximo año se producirá en China más de 1,5 GW de capacidad de producción TOPCon 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 menor. “Ahora la tarea es aumentar la eficiencia promedio con tasas de rendimiento compatibles en comparación con PERC mono”, continuó.

En comparación con la tecnología mono p-PERC, que actualmente tiene una cuota de mercado de alrededor del 30 %, aún no se sabe cuándo ni en qué escala se introducirá TOPCon.

En este caso es más difícil proporcionar datos sobre la eficiencia concreta: “Creemos que la técnica TOPCon con células de tipo p es un poco menor que con las de tipo n”, 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 se adopta o no la tecnología. 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 unos 20 GW de la capacidad de producción de células mono PERC.

Independientemente de si la tecnología TOPCon se implanta o no, “nunca ha habido tantas opciones para los fabricantes de células”, 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 vuelve con una tecnología más actual de PERC, un negocio dominado durante mucho tiempo por Meyer Burger, con sede en Suiza.