Una célula fotovoltaica es algo relativamente sencillo. Un material semiconductor, en el que se ha creado un diodo (se le ha dado polaridad), al que se le pone una capa azul antirreflejante y se conectan unos conductores eléctricos para extraer la electricidad. Digamos que la arquitectura de la célula es sencilla. Recientemente en la industria se ha integrado una arquitectura más compleja, la tecnología más extendida es la PERC.

Para entender de qué se trata la tecnología PERC, primero debemos saber que significa la palabra PERC: Passivated Emitter Rear Cell por sus siglas en Ingles. O lo que es lo mismo, colocar una capa reflectante (Dielectric Layer=Lamina dieléctrica) para aprovechar al máximo la radiación y que no haya tantas pérdidas en el interior del semiconductor.

¿Ya está? ¿Así de sencillo? Bueno, en realidad la tecnología es un poco más compleja, pero lo vamos a explicar de la forma más sencilla.

¿Cómo es la arquitectura convencional?

Formada básicamente por 4 capas de distintas propiedades ópticas y eléctricas.

  1. Capa Antirreflejante: La película azul oscuro que se ve en la superficie.
  2. Capa Emisora: Se trata de la capa de silicio semiconductor situada en la superficie frontal de la célula junto a la capa antirreflejante, es decir, la zona más expuesta a la radiación.
  3. Capa Base: Capa intermedia de silicio que se encuentra en contacto con la capa emisora y el contacto eléctrico posterior (normalmente aluminio).
  4. Back Surface Field y metalización de aluminio: Superficie de silicio modificado que se crea entre el aluminio del contacto posterior y la capa base. Se trata de la zona más profunda de la célula para la radiación.

Figura 1: Representación de las distintas longitudes de onda que componen la luz.

Ahora bien, como todos aprendimos en el colegio, la radiación solar es una onda electromagnética con múltiples longitudes de onda.

Dentro del rango de luz visible, sólo una parte de la luz azul o longitud de onda “corta” llega a la superficie terrestre donde está la célula y llega con energía baja, esta radiación penetra únicamente en la capa superior de la célula (emisora) generando corriente eléctrica al generar electrones conductores.

La luz roja, que es de longitud de onda mayor, no es absorbida por la atmósfera y llega con mayor energía a la célula, penetrando hasta la capa base donde también generará corriente.

Sin embargo, no son estas las únicas longitudes de onda que llegan a nuestra célula. La luz infrarroja, llega a penetrar incluso por debajo de la capa base, llegando a la capa inferior (BSF) donde ya no se puede aprovechar.

¿Cómo es una célula fotovoltaica PERC?

Pues bien, si colocamos un material dieléctrico pasivo entre la capa de aluminio y la capa base de silicio, es decir cambiamos la arquitectura de la célula, podemos conseguir varios efectos:

  1. Reducir pérdidas por electrones que no conducen
  2. Reflexión interna para que parte de la radiación vuelva a tener una oportunidad de generar electrones
  3. Reducir el aumento de temperatura por radiación no aprovechada. Una menor temperatura mejora el rendimientoFigura 2: Representación de las distintas capas de una célula convencional y PERCFigura 2: Representación de las distintas capas de una célula convencional y PERC 

    Figura 3: Funcionamiento de una célula convencional y PERC

    Figura 3: Funcionamiento de una célula convencional y PERC

¿Qué ventajas tienen los módulos PERC?

Con esta arquitectura de célula, el aprovechamiento de la radiación infrarroja le proporciona a la célula PERC una mayor “sensibilidad” ante longitudes de onda larga.

Normalmente estas longitudes de onda están más presentes cuando el sol incide con cierta inclinación, es decir durante las primeras y últimas horas del día o durante los días nublados con radiación baja. Con lo cual su rendimiento será mayor que un módulo convencional.

Pero no queda aquí la cosa. Longitudes de onda superiores a la infrarroja no generan energía, pero si llegan directamente a la capa de aluminio inferior en las células convencionales, siendo absorbidas por ésta y aumentando la temperatura del módulo, de modo que, genera un efecto negativo sobre la producción eléctrica. Sin embargo, en las células PERC, estas ondas son reflectadas enviándolas fuera del panel y consiguiendo, por tanto, una temperatura menor.

Por último, la pasivación del material dieléctrico evita que los electrones puedan perderse por recombinación, permitiendo de este modo una mejor circulación entre las capas base y emisora de silicio.

En resumen, la tecnología PERC se basa en un proceso que agrega una o más capas adicionales en la parte posterior de la célula solar para aprovechar mejor los fotones que logran pasar a través de la célula, aumentando así la eficiencia total. Hoy en día la tecnología PERC en paneles Monocristalinos se considera la gama más alta en eficiencia. En el contexto del mercado actual de fabricantes han conseguido hacer paneles Mono PERC a precios muy competitivos.

Los fabricantes han de estar en la vanguardia tecnológica para seguir mejorando el mercado fotovoltaico. ZNSHINE Solar, Alta tecnología de Confianza.