Qué es HJT Tecnología de módulos fotovoltaicos
¿Qué es la Tecnología HJT?
- Las células solares HJT utilizan una estructura de doble cara que capta eficazmente tanto la luz directa como la dispersa de ambas superficies. El proceso comienza con el depósito químico en fase vapor mejorado por plasma (PECVD), en el que se aplica una capa ultrafina de silicio intrínseco para la pasivación. Tras texturizar y limpiar la superficie, se introduce dopaje de silicio de tipo P en la cara frontal de la oblea de silicio monocristalino, mientras que el dopaje de silicio de tipo N se aplica a la cara posterior mediante un método similar.
- A continuación, se depositan capas de óxido conductor transparente (TCO) y metal en ambas superficies mediante tecnología de pulverización catódica por magnetrón PVD.
- El paso final implica técnicas de metalización de última generación para crear rejillas metálicas precisas en cada cara, optimizando el rendimiento eléctrico de la célula y su capacidad de generación de energía.
Estructura de las células solares HJT
La célula HJT, abreviatura de Heterounión con Capa Fina Intrínseca (también denominada HIT), presenta una estructura simétrica de doble cara centrada alrededor de un núcleo de silicio cristalino tipo N. En la cara frontal, se deposita primero una capa fina de silicio amorfo intrínseco, seguida de una capa fina de silicio amorfo tipo P para establecer la unión P-N. En la cara posterior se deposita una fina película de silicio amorfo intrínseco y una fina película de silicio amorfo tipo N, formando el campo de la superficie posterior.
Como el silicio amorfo tiene una baja conductividad, se aplican óxidos conductores transparentes (TCO) a ambos lados de la célula para facilitar una conducción eficaz de la carga. Por último, se crean electrodos de doble cara mediante una precisa tecnología de serigrafía, con lo que se completa el proceso.
Materiales y componentes de las células solares HJT
Las células solares de heterounión se basan en tres materiales esenciales: el silicio cristalino (c-Si), el silicio amorfo (a-Si) y el óxido de indio y estaño (ITO), cada uno de los cuales desempeña un papel fundamental en su estructura y rendimiento.
Silicio cristalino (c-Si)
El silicio cristalino es la piedra angular de la industria fotovoltaica, ampliamente utilizado en forma de obleas para la fabricación de células solares. En las células solares HJT, sólo se utiliza silicio monocristalino debido a su pureza y eficiencia superiores, que lo hacen ideal para aplicaciones de alto rendimiento.Silicio amorfo (a-Si)
El silicio amorfo surgió en la década de 1970 como material adecuado para la tecnología fotovoltaica de capa fina. Aunque contiene defectos de densidad de forma natural, éstos se resuelven mediante hidrogenación, dando lugar al silicio amorfo hidrogenado (a-Si:H). Esta modificación mejora su banda prohibida y su capacidad de dopaje, convirtiéndolo en un componente indispensable en la producción de células HJT.Óxido de indio y estaño (ITO)
El óxido de indio y estaño es el material preferido para la capa de óxido conductor transparente (TCO) en las células solares HJT. Conocido por su reflectividad y conductividad eléctrica, el ITO mejora el rendimiento de los dispositivos optoelectrónicos, sirviendo como capa de contacto crucial. Su deposición precisa es vital para maximizar la eficacia de las células solares HJT.
¿Cómo funcionan las células solares HJT?
Principio de funcionamiento de las células solares de heterounión
Las células solares de heterounión funcionan basándose en el efecto fotovoltaico, de forma similar a otras tecnologías solares. Su singularidad radica en el uso de un material absorbente de triple capa que combina los diseños de película fina y fotovoltaico tradicional. Cuando se conecta una carga a los terminales del módulo, los fotones se convierten en energía eléctrica, creando una corriente que fluye a través de la carga.
Absorción de fotones y generación de pares electrón-hueco
Los fotones que inciden en la unión P-N excitan a los electrones, desplazándolos a la banda de conducción y formando pares electrón-hueco (e-h). Estos electrones son recogidos por los terminales conectados a la capa dopada con P, generando una corriente que fluye a través de la carga. Tras completar el circuito, los electrones vuelven al contacto posterior de la célula y se recombinan con huecos, cerrando el ciclo e-h. Este ciclo continuo permite la generación de electricidad.
Reducción de la recombinación superficial
La recombinación superficial, un fenómeno en el que los electrones se emparejan con los huecos en la superficie de las células fotovoltaicas c-Si estándar, limita su eficiencia al impedir que los electrones contribuyan al flujo de corriente. Las células de heterounión superan este problema incorporando una fina capa pasivadora hecha de silicio amorfo hidrogenado (a-Si:H) con un bandgap más amplio. Esta capa amortiguadora separa los contactos altamente recombinantes de las capas de la oblea, permitiendo que el flujo de carga genere un alto voltaje al tiempo que minimiza las pérdidas por recombinación.
Absorción de fotones de tres capas
Las células de heterounión utilizan las tres capas de semiconductores para convertir los fotones en energía eléctrica:
- Capa exterior a-Si:H: Absorbe los fotones iniciales y los convierte en energía.
- Capa c-Si: Se encarga de la mayor parte de la conversión de fotones debido a su eficiencia energética superior.
- Capa posterior a-Si:H: Convierte los fotones restantes, completando el proceso.
Este proceso de absorción de fotones en tres pasos permite que las células solares de heterounión de una sola cara alcancen eficiencias de hasta el 26,7%.
Ventajas de la heterounión（HJT） Tecnología
- Alta eficiencia: Equipado con células solares de heterounión avanzada (HJT) y tecnología de media célula, que logra eficiencias de módulo superiores al 22,87%.
- Células de gran tamaño: Utiliza células solares HJT de 210 mm, que ofrecen una mayor superficie para una absorción óptima de la luz solar y una mayor producción de energía en un diseño compacto.
- Baja degradación: Incorpora una película TCO no polarizante que elimina los efectos LID, LeTID y PID, garantizando que la degradación de la potencia se mantenga por debajo del 11,1% durante 30 años para un rendimiento estable a largo plazo.
- Fabricación simplificada: Proceso de producción racionalizado con sólo cuatro pasos principales -texturizado, deposición de silicio amorfo, deposición de TCO y serigrafía- en comparación con los procesos PERC (10 pasos) y TOPCon (12-13 pasos), más complejos.
- Tecnología de capa fina: Combina el silicio cristalino con las tecnologías de película fina de silicio amorfo, proporcionando una absorción de luz superior y una excelente pasivación.
- Rendimiento estable a altas temperaturas: Mantiene un coeficiente de temperatura de baja potencia de -0,24%/°C, garantizando una pérdida de potencia mínima y una producción de energía constante en entornos de alta temperatura.
Tejado
Ganancia de potencia adicional: las células HJT, con estructuras delantera y trasera simétricas y un diseño de rejilla optimizado, consiguen una tasa de utilización de la parte trasera superior al 95%, lo que proporciona más de un 30% de ganancia de potencia adicional en comparación con las tecnologías PERC y TOPCon.
Rendimiento superior con poca luz: Al incorporar una película fina intrínseca (i-a-Si:H) entre las capas de silicio cristalino y dopado, las células HJT pasivan eficazmente los defectos superficiales, lo que da como resultado una mayor tensión de circuito abierto, una absorción de luz más amplia y un arranque más rápido en condiciones de poca luz.
Proceso de baja temperatura: La fina película de silicio utilizada para formar la unión pn permite temperaturas de soldadura inferiores a 250°C, lo que reduce el estrés térmico y evita daños por alta temperatura en las células.
Sin corte de celdas: La fabricación de semiceldas HJT evita el corte de celdas, minimizando los riesgos de microfisuras y manteniendo la integridad estructural.
Alta flexibilidad: La estructura avanzada de las células HJT aumenta la flexibilidad, reduciendo la probabilidad de microfisuras durante el transporte y la instalación, y mejorando la fiabilidad de los sistemas de energía solar.
Comparación de las tecnologíasHJT, TOPCon y PERC
Los paneles solares de heterounión (HJT) ofrecen una elevada producción bifacial y un rendimiento excepcional con coeficientes de temperatura bajos, lo que maximiza la eficiencia de la generación de energía al tiempo que reduce los costes de la electricidad. Estos paneles son especialmente adecuados para las regiones europeas con elevadas temperaturas estivales y encuentran aplicaciones ideales en la fotovoltaica agrícola, las marquesinas solares y las vallas fotovoltaicas.
| HJT | TOPCON | PERC | |
|---|---|---|---|
| Bifacialidad | 95% | 85% | 70% |
| Eficiencia de la generación de energía | 22.87% | 22.28% | 21.2% |
| Degradación inicial del rendimiento en el primer año | 1% | 1.5% | 2% |
| Degradación media anual del rendimiento a partir del segundo año | 0.35% | 0.4% | 0.45% |
| Coeficiente de temperatura | -0.243%/°C | -0.32%/℃ | -0.35%/℃ |
Previsiones de futuro para las células solares HJT
Dadas las numerosas ventajas de la tecnología de heterounión (HJT), se espera que aumente su adopción por parte de más empresas en un futuro próximo. Con un proceso de fabricación que requiere cuatro pasos menos que el PERC, la HJT ofrece un importante potencial de ahorro de costes. Aunque el PERC ha sido durante mucho tiempo una opción dominante en la industria, su complejo proceso de producción y la falta de ventajas de rendimiento a alta temperatura lo hacen menos competitivo en comparación con el HJT.
Según el informe ITRPV 2019, se prevé que las células HJT capten el 12% de la cuota de mercado en 2026 y el 15% en 2029.
Paneles solares HJT de Maysun Solar
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