PERT es un acrónimo de emisor trasero pasivado totalmente difuso. Recientemente ha atraído una gran atención por parte de la industria solar fotovoltaica y de las instituciones de investigación. En particular, dado que la popular estructura PERC parece alcanzar el cuello de botella de su límite práctico de eficiencia de conversión de energía, los investigadores fotovoltaicos están buscando otras arquitecturas de células para continuar impulsando la eficiencia de las células solares de Si industrialmente viables.
La Figura 1 muestra la diferencia entre una estructura PERC de tipo p y una estructura PERT de tipo n.
Figura 1: Diferencia entre una célula solar PERC tipo p y una célula solar PERT tipo n
La estructura PERC (contacto trasero del emisor pasivado) tiene un campo de superficie posterior localizado (BSF). El BSF se crea a partir del dopaje de Al en Si durante los procesos de co-combustión de metales. BSF ayuda a mejorar la eficiencia de la célula solar formando una unión alta-baja con la oblea base de Si tipo p. Esta unión repele a los portadores minoritarios y evita que se recombinen en la superficie posterior de la oblea de Si.
Por otro lado, para la estructura PERT, la superficie posterior está 'totalmente difundida' con boro (tipo p) o fósforo (tipo n). Por lo general, la tecnología PERT se implementa en células solares de Si tipo n. Esto es para aprovechar al máximo la mayor tolerancia de las obleas de Si tipo n a las impurezas metálicas, el menor coeficiente de temperatura y la menor degradación inducida por la luz que las obleas de Si tipo p. La degradación inducida por la luz es menor en el Si tipo n, posiblemente debido a pares más bajos de boro-oxígeno, ya que la mayor parte de la oblea tipo n está dopada con fósforo.
Sin embargo, el BSF 'totalmente difundido' requiere procesos novedosos adicionales, como POCL a alta temperatura y difusión de BBr3. Como resultado, PERT es más caro de fabricar que PERC.
No obstante, el BSF de área completa en las células solares PERT puede proporcionar un efecto de pasivación de unión alto-bajo más efectivo que el BSF localizado y más grueso basado en Al en PERC. Además, el PERT tipo n también permite la integración de la denominada estructura de contacto pasivado con óxido de túnel (TOPCON). Esta estructura TOPCON tiene potencial para mejorar aún más la eficiencia del dispositivo.
¿Qué es una célula solar TOPCON?
La célula solar TOPCON (también conocida como contacto pasivado) se promociona como la próxima generación de tecnología de células solares después de PERC. Esta novedosa arquitectura fue presentada por investigadores del Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar en Alemania en 2013.
En comparación con otras nuevas tecnologías potenciales, como HJT e IBC, TOPCON se puede actualizar desde el actual PERC o Línea PERT . Como resultado, se necesita una menor inversión de capital para los fabricantes de PERC o PERT existentes que buscan actualizar sus líneas de producción existentes. Además, también se puede lograr una buena ganancia en la eficiencia de las células solares. Esto es ~1% en valor absoluto como se informa en.
TOPCON es el acrónimo de 'Contacto pasivado con óxido de túnel'. La Figura 1 muestra esta arquitectura celular en comparación con una Célula solar n-PERT .
Figura 1. Arquitecturas de células solares n-PERT comparadas con n-TOPCON
Como se muestra en la figura, n-PERT y n-TOPCON son bastante similares. Normalmente, para actualizar una célula solar n-PERT a una célula solar n-TOPCON, sólo una capa adicional de SiO ultrafina y una capa de poli-Si dopada.2 se requiere
El SiO ultrafino 2 actúa como capa de pasivación superficial entre la superficie trasera de Si y el 'contacto' trasero, la capa de poli-Si. Además, también debe ser lo suficientemente delgado como para que la corriente pueda atravesarlo mediante mecánica cuántica.
La capa de poli-Si está altamente dopada para producir una capa de alta conductividad. Esta capa de alta conductividad actuará como contacto para la recolección de corriente. Además, en un TOPCON tipo n, la capa de poli-Si generalmente está dopada con fósforo para proporcionar pasivación de campo (campo de superficie posterior ). Esto es similar a la superficie posterior dopada con fósforo de n-PERT como se muestra en la figura 1 (a).
Con la adición de la capa de óxido del túnel, los autores originales del Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar informaron de un aumento de ~1% en la eficiencia absoluta de las células solares.
¿Qué es una célula solar HJT?
HJT es el acrónimo de células solares de heterounión. Introducido por la empresa japonesa Sanyo en la década de 1980 y luego adquirido por Panasonic en la década de 2010, HJT se considera un sucesor potencial del popular Célula solar PERC al momento de escribir este artículo, además de otras tecnologías como PERT y TOPCON.
Debido al menor número de pasos de procesamiento de células de HJT y a las temperaturas de procesamiento de células mucho más bajas, esta arquitectura tiene el potencial de simplificar las líneas actuales de fabricación de células solares que actualmente se basan en gran medida en la tecnología PERC.
Figura 1: célula solar PERC tipo p frente a HJT tipo n
Como se muestra en la figura 1, HJT es muy diferente a la popular estructura PERC. Como resultado, los procesos de fabricación entre estas dos arquitecturas son muy diferentes. En comparación con n-PERT o TOPCON, que pueden actualizarse a partir de las líneas PERC actuales, HJT requiere una importante inversión de capital en nuevos equipos para iniciar producciones en masa.
Además, como ocurre con muchas tecnologías nuevas, la estabilidad operativa y de fabricación a largo plazo de HJT aún está bajo revisión. Esto se debe a desafíos de procesamiento, como la susceptibilidad del Si amorfo a procesos de alta temperatura.
HJT demuestra una alta eficiencia de la célula solar gracias al Si amorfo intrínseco hidrogenado de alta calidad (a-Si:H en la Figura 1) que puede proporcionar una pasivación de defectos impresionante tanto en la superficie delantera como en la trasera de las obleas de Si (polaridad de tipo n y tipo p).
El uso de ITO como contactos transparentes también mejora los flujos de corriente, al mismo tiempo que actúa como capa antirreflectante para proporcionar una captura óptima de la luz. Además, el ITO también se puede depositar mediante pulverización catódica a baja temperatura, evitando así la recristalización de la capa amorfa que afectará la calidad de pasivación de los materiales en la superficie de Si en masa.
A pesar de sus desafíos de procesamiento y altas inversiones de capital, HJT sigue siendo una tecnología atractiva. Esta tecnología demuestra la capacidad de lograr >23 % de eficiencia de células solares, en comparación con ~22 % mostrado por las tecnologías TOPCON, PERT y PERC.
