Las células solares de heterojunción son un avance reciente en el mercado fotovoltaico que soluciona las desventajas comunes de los módulos estándar. Reducen la recombinación y mejoran el rendimiento en climas cálidos. Descubramos más sobre ellas.
Células solares de heterojunción y tecnología
También se conocen como heterojunciones de silicio (SHJ) o paneles solares de heterojunción con capa fina intrínseca (HIT). Son... grupo de células solares HJT que utilizan tecnología fotovoltaica avanzada.
No se confunda con la tecnología de heterojunción. Estas son... Construido sobre un sustrato de silicio monocristalino tipo N y tienen capas de silicio amorfo no dopado (ia-Si:H) colocadas en la parte superior, lo que mejora su eficiencia y rendimiento.
Estas células están hechas de tres materiales clave:
1. Silicio cristalino (c-Si) – Los paneles solares convencionales los utilizan para construir células solares de homojunción. Existen dos tipos de silicio: policristalino y monocristalino. Sin embargo, el monocristalino es el único considerado para las células solares HJT debido a su mayor pureza y eficiencia.
2. Silicio amorfo (a-Si) – El componente clave de estas células solares está hidrogenado para corregir fallas de densidad que producen silicio amorfo hidrogenado (a-Si:H). Este material es más fácil de dopar y tiene un ancho de banda mayor.
3. Óxido de indio y estaño (ITO) – Es el material elegido para la capa de óxido conductor transparente (TCO) de estas células solares, mientras los investigadores exploran alternativas para reducir los precios. La reflectividad y conductividad del ITO lo convierten en una capa de contacto y exterior ideal para estas células solares.
Clasificación de las células solares de heterojunción
El dopaje diferencia estas células solares en células de tipo n y de tipo p:
- Las células de tipo N utilizan obleas de silicio c-Si dopadas con fósforo que proporcionan electrones adicionales para la carga negativa y los hacen resistentes a la reducción de la eficiencia inducida por boro y oxígeno.
- Células de tipo P dopadas con boro Son más adecuados para aplicaciones espaciales debido a su resistencia a la radiación espacial, que proporciona a la celda un electrón menos que la carga positivamente.
Principio de funcionamiento de la célula solar de heterojunción
Estas células solares Utilice tres capas de materiales absorbentes Combinando técnicas fotovoltaicas de película delgada y tradicionales. Cuando la luz solar llega a estos paneles, se inicia el efecto fotovoltaico, que convierte los fotones en electricidad.
El proceso de trabajo principal de HJT implica:
- La luz del sol estimula los electrones en la unión PN de la capa absorbente moviéndolos a la banda de conducción y formando pares electrón-hueco (eh).
- El terminal unido a la capa dopada con P recoge los electrones estimulados y genera electricidad que fluye a través de la carga.
- Después de pasar a través de la carga, el electrón regresa al contacto posterior de la celda y se recombina con un hueco para completar el procedimiento de un par eh particular.
Este El proceso ocurre continuamente a medida que los módulos generan electricidad.Los módulos fotovoltaicos c-Si estándar tienen restricciones de eficiencia debido a la recombinación de la superficie que ocurre cuando los electrones y los huecos se recombinan sin contribuir al flujo eléctrico.
Las células HJT abordan este problema mediante utilizando una película semiconductora pasivante con una capa de banda prohibida más grande Compuesto de a-Si:H, que ralentiza el flujo de carga y evita la recombinación. Esta capa amortiguadora ralentiza el flujo de carga lo suficiente como para proporcionar un alto voltaje, a la vez que evita la recombinación antes de que se recolecten los electrones, mejorando así la eficiencia.
Durante el proceso de absorción de luz, las tres capas semiconductoras Absorben fotones facilitando su conversión en electricidad.
- La capa superior de silicio amorfo (a-Si:H), recoge y captura la luz solar y los reflejos.
- La capa intermedia, silicio cristalino (c-Si), es muy eficiente y convierte los fotones en electricidad.
- La capa inferior de silicio amorfo (a-Si:H) convierte los fotones restantes, mejorando la eficiencia total.
¿Sabías que los precios de instalación de energía solar han... caído por 40% más de 10 años que ayudan a la industria a crecer en un nuevo mercado y a establecer miles de sistemas en todo el país.
La combinación de tecnologías permite que las células de heterojunción aprovechen más energía de la que podrían capturar por sí solas, logrando una eficiencia del 25 % o más.
Ver también: Una guía completa sobre la tecnología solar TOPCon
Precio de los paneles solares de heterojunción
Según los diseños actuales, los módulos SHJ cuestan 0.48-0.56 USD/W en comparación con los 0.50 USD/W de los módulos convencionales.
Nota: Los precios de las células solares de heterounión pueden variar debido a fluctuaciones del mercado, diferencias de marca y factores regionales.
Ventajas y desventajas de la tecnología de heterounión
Las aplicaciones de la tecnología solar de heterojunción en entornos de gran escala pueden ofrecer una eficiencia de entre el 25 % y el 30 %. Sin embargo, las ventajas de la HJT también presentan desventajas, que se enumeran a continuación:
| Ventajas | Desventajas |
| Supera a las células solares estándar al convertir más luz solar en electricidad. | Se requieren habilidades avanzadas y equipos especializados para la fabricación y la integración. |
| Eficiente a altas temperaturas para reducir la degradación del rendimiento. | Susceptibles de sufrir daños debido a su delgada estructura. |
| Funciona de manera constante con poca luz y es ideal para condiciones climáticas cambiantes. | La susceptibilidad a la humedad compromete la eficiencia y la longevidad. |
| 30% de eficiencia con 92% de bifacialidad, lo que lo hace perfecto para proyectos de gran escala. | Las restricciones del volumen de producción, la tecnología compleja y una amplia gama de semiconductores pueden elevar los precios y reducir la disponibilidad. |
| Sólo se requieren de 5 a 7 pasos de fabricación, lo que reduce los costos de producción. | Debido a su reciente lanzamiento, la experiencia de instalación y mantenimiento es limitada. |
Referencia cruzada: Célula de silicio cristalino de doble heterounión fabricada a 250 °C con una eficiencia del 12.9 %
Principales fabricantes de células solares de heterojunción
Los principales fabricantes de paneles solares de heterojunción son:
1. REC
El objetivo principal era mejorar las capacidades analíticas existentes y facilitar la generación de nuevos modelos predictivos o biomarcadores. Para ello, se buscaba vincular los datos de imágenes con la Historia Clínica Electrónica (HCE), utilizando técnicas de procesamiento del lenguaje natural (PLN) para su análisis. La serie Alpha Pure utiliza tecnología de celdas de heterounión (HJT) avanzada para proporcionar una densidad de potencia que va desde 226 vatios/m² hasta 470 vatios. Grupo RECEl módulo de presenta una disposición de celdas sin separación, un diseño doble y una estética elegante, optimizada para aplicaciones residenciales. Estos paneles garantizan una potencia ideal en diversas condiciones, lo que resulta en un mayor coeficiente de temperatura, un mejor flujo eléctrico y una rápida recuperación de la inversión.
Además, la salida del Revisión del panel solar REC
2. JINERGÍA
Ofrecemos módulos solares bifaciales N-HJT con una eficiencia celular súper alta de más del 24%. Jinergía Los módulos cuentan con 166 celdas con un corte de 9BB a la mitad, lo que resulta en una mejora de potencia de entre el 10 % y el 35 % en diversas condiciones. Ofrecen una capacidad de producción de celdas y módulos avanzada y rentable, con rendimiento en condiciones de poca luz, bajo coeficiente de temperatura y menor degradación.
3. AKCOME
Especializados en células y módulos solares HJT de vanguardia. con una tasa bifacial del 95% y una eficiencia de hasta el 26%. AKCOME Optronics Las soluciones son capaces de producir láminas de silicio de 100 μm de espesor con un coeficiente de temperatura bajo, libre de PID y con salida de aguas residuales sin amoníaco.
4. Energía resucitada
El objetivo principal era mejorar las capacidades analíticas existentes y facilitar la generación de nuevos modelos predictivos o biomarcadores. Para ello, se buscaba vincular los datos de imágenes con la Historia Clínica Electrónica (HCE), utilizando técnicas de procesamiento del lenguaje natural (PLN) para su análisis. La serie de módulos Hyper-Ion tiene un factor bifacial ultraalto y tecnología patentada de interconexión Hyper-link que maximiza la potencia de salida. Energía resucitada Los módulos proporcionan una potencia de salida de 700-725 Wp con una bifacialidad de 110 a 132 celdas, lo que optimiza la eficiencia entre un 22.8 % y un 23.3 %. Ofrecen un coeficiente de temperatura de potencia estable, emisiones de carbono ultrabajas y un excelente rendimiento anti-LID.
5. HuaSen
Esta es una empresa líder en la industria de China. Proporciona obleas solares de heterojunción de silicio (HJT) de tipo N de ultraalta eficiencia, celdas y módulos. Huasún Los productos ofrecen una producción energética anual un 3 % mayor que el módulo solar bifacial TOPCon, con potencias de hasta 750 W y una eficiencia máxima del 24.16 %. Su construcción de doble vidrio, un encapsulante a base de EPE y sellado de PIB proporciona una mayor impermeabilidad, resistencia al fuego y a la corrosión, ideal para condiciones adversas.
Paneles de heterojunción vs. paneles bifaciales
Ambos utilizan recubrimientos pasivantes para reducir la recombinación superficial y mejorar la eficiencia, por lo que comparten ciertas similitudes estructurales. La distinción esencial es que heterounión Los paneles se pueden desarrollar para uso monofacial o bifacial. Mientras que los paneles bifaciales pueden integrar varias tecnologías base distintas de HJT.
La siguiente tabla compara las características esenciales de los módulos solares fotovoltaicos bifaciales y de heterojunción (HJT):
| Característica | Módulos bifaciales | Módulos HJT |
| Absorción de luz | Absorbe la luz tanto del lado frontal como del posterior. | Una estructura en capas mejora la separación de pares electrón-hueco para lograr una mayor eficiencia. |
| Eficiencia | Consiga una eficiencia superior al 30%. | Consiga una eficiencia de hasta el 26.7%. |
| Ventajas | Mayor flexibilidad y adaptabilidad del diseño. | Mayor eficiencia de conversión, mejor tolerancia a la temperatura y tasas de degradación más lentas a lo largo del tiempo. |
| Desafíos | Para una implementación óptima, son necesarios modelos y simulaciones precisos debido al impacto constante del albedo en el rendimiento. | Los procesos de fabricación complejos y los mayores costos de producción impiden un uso más amplio. |
Ambas tecnologías solares fotovoltaicas mejoran la eficiencia y el rendimiento, ofreciendo ventajas y desafíos distintivos al tiempo que aumentan la practicidad y la sostenibilidad de la generación de energía solar.
Paneles de silicio cristalino de heterojunción vs. tradicionales
La tecnología de heterounión mejora los paneles c-Si tradicionales al mejorar la recombinación y corregir otras deficiencias. Comparemos ambas tecnologías para comprender cómo pequeños cambios en la estructura celular afectan el rendimiento general del módulo.
| Característica | Heterounión (HJT) | Monocristalino (mono c-Si) | Policristalino (poli c-Si) |
| Capa absorbente de materiales | Mono c-Si y a-Si:H | Mono c-Si | Poli c-Si |
| Estructura | Capa de oblea mono-c-Si revestida en capas pasivantes de a-Si:H | Unión pn mono c-Si | Unión pn de poli c-Si |
| Vida útil | 30 años | 25-30 años | |
| Coeficiente de temperatura (promedio) | -0.21% / ºC | -0.446% / ºC | -0.387% / ºC |
| Mayor eficiencia registrada | 26.7% | 25.4% | 24.4% |
| Cuota de mercado | 5% | 36.0% | 54.9% |
| Rango de Precio: | $ 0.34 / W | $0.16/S-$0.46/S | $ 0.24 / W |
Nota: La eficiencia mencionada puede variar dependiendo de las marcas y sus modelos.
En definitiva, las células solares de heterojunción son versátiles y altamente eficientes, lo que las hace ideales para aplicaciones en espacios reducidos. Estos paneles ofrecen un gran rendimiento, pero tienen un precio elevado que, según se informa, bajará en los próximos años. Para más información, siga leyendo nuestras entradas del blog.
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