La célula solar de teja TOPCon alcanza una eficiencia del 22,0% gracias a la separación térmica por láser

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Científicos del Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE de Alemania y del fabricante estadounidense de paneles solares Solaria han desarrollado una célula solar basada en la tecnología TOPCon y en el diseño de tejas.

“Hasta donde sabemos, ésta es la primera publicación sobre células solares de tejas TOPCon separadas mediante separación térmica por láser (TLS) y pasivadas en los bordes mediante la tecnología de bordes pasivados (PET)”, declaró el investigador Elmar Lohmüller a la revista pv. “La PET es un desarrollo propio de Fraunhofer ISE, para hacer frente a las pérdidas de corte en las células solares actuales de medio corte, tercer corte o teja, mediante un postprocesado sencillo y de alto rendimiento de las células singuladas.”

Fraunhofer ISE presentó una solicitud de patente ya en 2018 y está ofreciendo una muestra de la tecnología para los socios interesados. Solaria es uno de los primeros socios de la industria en probar PET post-metalización en células solares de teja TOPCon.

“El enfoque PET podría abordar una necesidad clave de la industria: mitigar las pérdidas de eficiencia incurridas por el corte de la célula y hacerlo de una manera rentable”, dijo Ricky Dunbar, un portavoz de Solaria, a pv magazine. “Nuestra cooperación con Fraunhofer ISE ha demostrado que el PET puede reducir eficazmente estas pérdidas en las células TOPCon shingle con un rendimiento prometedor”.

El proceso de fabricación propuesto utiliza la separación térmica por láser (TLS) en lugar del proceso convencional de corte mecánico por láser (LSMC) para la singularización de las células. TLS sólo requiere un breve trazado láser inicial con un láser de hendidura y un chorro de aerosol de agua-aire para crear una grieta inicial que luego puede propagarse por la oblea en cualquier dirección.

“Esto da lugar a cortes con superficies de bordes muy lisos”, explican los científicos, que señalan que el TLS se llevó a cabo mediante el sistema láser microDICE desarrollado por la empresa alemana 3D-Micromac.

“El proceso TLS optimizado en este trabajo produce hasta un 0,2% más de células shingle eficientes directamente después de la separación en comparación con las células shingle que han sido singuladas por LSMC”, dijeron los académicos, señalando que la célula basada en TLS alcanzó una eficiencia de conversión de energía del 22,0%. “Se demuestra que TLS se puede realizar de tal manera que no se produce ninguna degradación de la calidad de pasivación de la superficie en las proximidades de la línea divisoria.”

El equipo de investigación presentó sus hallazgos en “TOPCon shingle solar cells: Thermal laser separation and passivated edge technology” (Células solares de teja TOPCon: Separación térmica por láser y tecnología de bordes pasivados), publicado recientemente en Progress in Photovoltaics.

“Como todavía estamos en la fase de desarrollo de una herramienta industrial de PET, todavía no disponemos de datos válidos sobre los ratios de rendimiento de los dos métodos para realizar un cálculo fiable de los costes”, afirma Lohmüller. “No obstante, el PET añadirá un paso al proceso, que según nuestros conocimientos actuales es fácilmente escalable a las demandas actuales de rendimiento, por lo que la ganancia demostrada en eficiencia tiene un potencial sustancial para compensar con creces el coste adicional.”

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