Células fotovoltaicas: la tecnología TOPCon revoluciona la eficiencia hasta el 28%
Células fotovoltaicas: la tecnología TOPCon revoluciona la eficiencia hasta el 28%
La industria de la energía solar ha experimentado transformaciones significativas en los últimos años, con diversas tecnologías compitiendo por dominar el mercado. Entre ellas, la tecnología TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) de tipo N destaca como una tecnología revolucionaria. Los expertos del sector predicen que la cuota de mercado de la tecnología TOPCon podría superar el 60% o el 70% este año, consolidando su posición como la tecnología dominante en células fotovoltaicas (PV). Este rápido ascenso desde la oscuridad hasta la aceptación generalizada se puede atribuir al desarrollo colaborativo en toda la cadena de suministro de energía solar y a los esfuerzos de innovación en curso de las empresas pioneras del sector.
El auge de la tecnología TOPCon
Jinko Solar, uno de los principales actores del mercado de la energía solar, ha establecido objetivos ambiciosos para sus células solares TOPCon. Según el vicepresidente Qian Jing, se prevé que la eficiencia de producción de las células TOPCon de Jinko alcance entre el 26.4% y el 26.5% a finales de 2024 y podría acercarse o incluso superar el 27% en 2025. El objetivo final es lograr eficiencias cercanas al 28%. Qian atribuye esta confianza al camino bien definido de Jinko para la mejora de la eficiencia.
Mejoras clave que impulsan la eficiencia
Pasivación bifacial:El método de pasivación de doble cara y el diseño gráfico optimizado tanto en la parte frontal como en la posterior de las celdas representan un avance significativo en la eficiencia. Este método garantiza que ambos lados de la celda capten la luz solar, lo que mejora la producción total de energía.
Mejoras en el proceso de metalización:Los avances en las técnicas de metalización (desde estructuras más grandes a más finas y desde diseños planos a tridimensionales) han reducido las pérdidas de resistencia y mejorado el rendimiento.
Pasivación total de la superficie:Asegurarse de que toda la superficie de la célula solar esté pasivada minimiza las pérdidas generales, maximizando así la producción de energía.
El rápido avance tecnológico en el sector fotovoltaico es un testimonio de su naturaleza como industria impulsada por la tecnología. La innovación continua no sólo se fomenta, sino que es esencial para la supervivencia en un mercado competitivo. A medida que la industria reconoce el potencial excepcional de TOPCon, las comparaciones con otras tecnologías emergentes son inevitables.
Comparaciones de desempeño
Las evaluaciones de rendimiento muestran que, incluso sin tener en cuenta la ventaja bifacial, las células TOPCon logran una mayor generación de energía en comparación con las células bifaciales (BC) de tipo P. Cabe destacar que los beneficios de TOPCon aumentan con la temperatura, lo que ilustra su rendimiento superior en condiciones más cálidas.
Qian profundiza en este tema señalando que los estudios que comparan TOPCon con los componentes BC de tipo P han puesto de relieve que las células de tipo N tienen un coeficiente de temperatura más bajo, lo que conduce a un mejor rendimiento en condiciones de alta temperatura. Esta característica es particularmente ventajosa en regiones con alta irradiación solar.
Abordar las preocupaciones de la industria
Algunas voces de la industria sostienen que los componentes BC funcionan mejor en condiciones de sombra. Qian aclara que el "rendimiento a la sombra" y el "rendimiento con poca luz" no son lo mismo. El sombreado se refiere a obstrucciones parciales en el panel solar, lo que genera distribuciones desiguales de temperatura en toda la celda. Si bien los componentes BC utilizan una protección de diodo equivalente a nivel de celda, que puede aislar las áreas sombreadas, este enfoque tiene limitaciones.
En la práctica, el sombreado es mínimo, en particular en los tejados, donde los diseños suelen evitar posibles obstrucciones. Además, el apagado frecuente de las celdas sombreadas puede acelerar la degradación, lo que genera inquietudes sobre la confiabilidad a largo plazo. Hasta la fecha, ningún informe fidedigno ha confirmado que dichos diseños no afecten la longevidad de las celdas.
Consenso de la industria sobre el futuro de TOPCon
Durante el Simposio de Tendencias de Desarrollo de Tecnología de Células Solares TOPCon 2024, los directores de tecnología de cinco empresas líderes, incluida Jinko Solar, reconocieron unánimemente que TOPCon sería la tecnología dominante durante los próximos cinco años. El rápido ritmo de las iteraciones tecnológicas en los últimos años indica que las células y los módulos más nuevos están produciendo mayores rendimientos energéticos. Incluso entre las células TOPCon, los modelos más nuevos pueden superar a los desarrollados hace dos años en un 2-3%, lo que destaca la importancia del desarrollo continuo y la madurez tecnológica.
Qian afirma que TOPCon no es solo una tecnología líder, sino que representa la tecnología fundamental para el futuro previsible y constituye la base para futuras innovaciones. El rápido aumento de la participación de mercado de TOPCon tipo N (que alcanza el 50 %, el 60 % o incluso más) está estrechamente vinculado al apoyo recibido de la cadena de suministro.
El camino por delante: objetivos de eficiencia
De cara al futuro, el objetivo de alcanzar una eficiencia de producción del 27 % para las células monocristalinas TOPCon en los próximos dos años es realista. La industria también aspira a eficiencias superiores al 28 %. Qian compara la evolución de las estructuras de las baterías con el diseño arquitectónico, donde la ubicación de los elementos (como las escaleras) puede optimizar o dificultar la funcionalidad. En última instancia, la calidad de los materiales y la mano de obra determinarán el éxito de las células solares, independientemente de su diseño estructural.
La promesa de los tándems Perovskita-TOPCon
En medio de los debates sobre los avances tecnológicos, el potencial de las células solares de perovskita ha atraído la atención. Sin embargo, desafíos como la inestabilidad, la degradación rápida y la corta vida útil siguen siendo obstáculos importantes. Qian aboga por las células en tándem de perovskita-TOPCon, postulando que esta combinación aprovecha la alta eficiencia de las perovskitas al tiempo que mitiga algunas de sus debilidades inherentes.
El optimismo de la industria en torno a la combinación TOPCon-perovskita se debe a la estabilidad de la capa TOPCon, que ofrece una base fiable para la estructura en tándem. En comparación con otras tecnologías como HJT (tecnología de heterojunción) y BC, la capa TOPCon es más fácil de producir, tiene un mayor rendimiento y es más estable, lo que la convierte en una opción rentable para las células solares en tándem.
Iniciativas de reducción de costos
Mientras la industria solar busca reducir los costos para el año 2025, Jinko Solar se compromete a lograr este objetivo sin comprometer la confiabilidad del producto. Qian enfatiza que el enfoque principal estará en aumentar la eficiencia en lugar de alterar radicalmente los materiales. Si bien algunas empresas exploran el uso de metales más baratos como el cobre para reemplazar la plata, Jinko cree que sus ofertas actuales de TOPCon ya brindan una relación costo-rendimiento competitiva.
Conclusión
El rápido desarrollo y la adopción de la tecnología TOPCon marcan un momento decisivo en la industria fotovoltaica. A medida que la tecnología continúa evolucionando, lograr niveles de eficiencia cercanos al 28 % no es solo una aspiración, sino una realidad cada vez más alcanzable. Los esfuerzos de colaboración de las empresas de toda la cadena de suministro de energía solar, combinados con la búsqueda incesante de la innovación, sin duda darán forma al futuro de la energía solar. Con TOPCon a la cabeza, la industria está preparada para una nueva era de eficiencia, sostenibilidad y crecimiento.
Al mirar hacia el futuro, está claro que los avances logrados hoy sentarán las bases para las tecnologías solares del mañana, y el viaje hacia un aprovechamiento más eficaz de la energía solar apenas ha comenzado.