El fabricante chino de módulos solares Longi ha desarrollado una célula solar de heterounión de contacto posterior (BC) mediante un proceso de optimización de contactos mejorado con láser que, según se informa, tiene un tiempo total de procesamiento efectivo de aproximadamente un tercio en comparación con el de tecnologías convencionales como PERC y TOPCon.
El diseño del dispositivo se presentó en el artículo científico «Silicon heterojunction back-contact solar cells by laser patterning», publicado recientemente en nature. «Esta célula puede utilizarse en todos los escenarios de aplicación fotovoltaica basados en silicio», declaró a pv magazine Chaowei Xue, director de departamento de Longi Solar, señalando que el dispositivo se basa en contactos pasivantes densos que contienen menos hidrógeno en comparación con los contactos comunes utilizados en las células BC, lo que, según él, reduce la absorción de luz parásita y mejora la pasivación.
Los investigadores de la empresa explicaron que el patrón láser es actualmente la técnica más barata para construir células BC y subrayaron que este proceso, sin embargo, ha producido hasta ahora dispositivos con una eficiencia que no supera el 22,5%. Además, esta técnica puede provocar daños en las células inducidos por el rayo láser y reducir la tensión de circuito abierto y el factor de llenado, ya que causa degradación en el contacto pasivante amorfo o en la interfaz de silicio cristalino.
Para solucionar este problema, utilizaron los tres pasos de estampado láser conocidos como P1, P2 y P3 para crear la polaridad n/p interdigitada mediante la eliminación selectiva de las capas de contacto N, contacto P y óxido de indio y estaño (ITO), respectivamente. Los pasos P1 y P3 tienen como objetivo aislar las capas de contacto posterior de las células vecinas y el paso P2 crea una ruta eléctrica entre el contacto posterior de una célula con el contacto frontal de una célula adyacente. El paso P3, en particular, suele ser fuente de efectos no deseados, como delaminación del contacto posterior, descamación o aislamiento eléctrico deficiente, debido a los residuos que quedan en la zanja.
«El rayo láser en forma de sombrero se utilizó en dos modos», explica el grupo de investigación. «El modo solapado, utilizado en P1 y P3, eliminaba completamente una capa, mientras que el modo de disparo único utilizado en P2 conservaba la región entre disparos consecutivos. El modo de disparo único creó un contacto parcial, en lugar de una zona completa, entre la película de silicio amorfo hidrogenado y la capa de ITO».
El equipo de investigación construyó la célula de 243,0 cm2 con una oblea de silicio monocristalino Czochralski de tipo n dopado con fósforo M6. Depositó los densos contactos pasivantes mediante deposición química en fase vapor potenciada por plasma (PECVD) a 240 C. Se utilizó un láser verde pulsado de picosegundos con un punto de 250 μm para ablacionar las películas.
Probada en condiciones de iluminación estándar, la célula campeona diseñada por el equipo alcanzó una eficiencia de conversión de energía del 27,3%.
Además, los académicos produjeron un dispositivo con menos contenido de indio que alcanzó una eficiencia del 26,5%. «También demostramos una eficiencia del 26,2% para células solares HBC metalizadas mediante pasta de cobre (Cu) serigrafiada a baja temperatura», señalaron, y añadieron que la técnica de fabricación propuesta pretende desvincular el uso de indio raro y plata preciosa de la tecnología de heterounión de la célula, ya que las PERC y TOPCon tienen limitaciones de escalabilidad por depender de contactos de plata.
Longi no ha especificado si estos resultados han sido confirmados por una entidad tercera independiente.
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