Explicación del panel solar IBC + Fortalezas y frente a otras tecnologías

En la búsqueda de energía solar de alta eficiencia, el panel solar IBC ha surgido como una solución convincente, que ha ganado cada vez más fuerza en las últimas dos décadas.

Pero, ¿qué es exactamente un panel IBC y cómo se compara con otros paneles de vanguardia, como el PERC y los paneles con tejas?

Esta guía detallada profundizará en la tecnología de este panel y le brindará algunos consejos para determinar si son adecuados para su proyecto.

¿Qué es el panel solar IBC?

Las células solares IBC (Interdigitated Back Contact) se desarrollaron inicialmente a principios de la década de 1980 (Kuruganti, 2024), que ofrece muchas ventajas sobre las células convencionales debido a su estructura única.

Composición y estructura

El término IBC se refiere al diseño único de los contactos metálicos de los paneles solares. Aunque la técnica IBC se adopta predominantemente en paneles de silicio cristalino (c-Si) convencionales, su aplicación no se limita sólo a este tipo de paneles.

El núcleo de los paneles IBC es su Reubicación de los contactos metálicos positivos y negativos en la parte posterior. del panel. Esto supone un contraste significativo con los paneles solares convencionales, donde la superficie frontal tiene una rejilla de contactos metálicos que pueden obstruir la luz solar entrante y son menos atractivos.

Más específicamente, la estructura de un panel solar IBC c-Si se puede ilustrar en la siguiente figura.

Este ejemplo muestra que se prepara un material c-Si de tipo p como capa absorbente de luz donde se generan pares de huecos de electrones. Encima hay una capa de pasivación y una capa antirreflectante que están integradas para minimizar la recombinación y maximizar la absorción de fotones, respectivamente.

Debajo de la base c-Si tipo p, una fina capa de siox Se agrega material, comúnmente conocido como óxido de túnel, para mejorar la eficiencia y el rendimiento durante la conversión de energía.

Para que una célula solar IBC reubique los contactos frontales en la parte trasera, requiere regiones intercaladas o interdigitadas de emisores n+ y p+. Normalmente se inserta un separador intrínseco entre un emisor n+ y un emisor p+ para formar una estructura de diodo pin para facilitar la conversión. 

Los contactos metálicos se colocan debajo de los emisores mediante ablación láser o deposición química húmeda. Entre los emisores y los contactos, muchos fabricantes de paneles solares IBC también agregarán materiales de pasivación para reducir aún más las pérdidas por recombinación.

Dado que los contactos frontales se mueven hacia la parte trasera, su visibilidad no es un problema. Generalmente se utilizarán materiales metálicos de mayor tamaño. 

Como la colocación y alineación de emisores y contactos metálicos es un trabajo bastante complejo, fotolitografía Se realizan técnicas para garantizar la precisión.

Cómo funciona un panel solar IBC

Un panel solar IBC funciona absorbiendo la luz solar a través de toda su parte frontal. 

La luz absorbida genera pares de huecos de electrones (eh) dentro del material de silicio. Estas cargas luego son separadas por los campos eléctricos creados en la Uniones pn ubicadas en la parte trasera. de la célula en un patrón interdigitado.

Los electrones se mueven a las regiones de tipo n y los huecos se mueven a las regiones de tipo p, donde son recogidos por los correspondientes contactos metálicos de la parte posterior. 

Luego, las cargas recolectadas se transportan a través de un circuito externo, generando electricidad.

Paneles solares IBC frente a tecnologías de paneles similares

Entre varias tecnologías de paneles solares de mayor eficiencia, PERC y los paneles de tejas ocupan un lugar destacado en participación de mercado, aunque comparten algunas similitudes en su filosofía de diseño con los paneles IBC.

Paneles IBC frente a PERC

En resumen, los módulos solares PERC emplean un enfoque sencillo y rentable para lograr una mayor eficiencia. Mejoran los paneles c-Si tradicionales agregando una capa de pasivación adicional junto con campos de superficie posterior locales en la parte posterior de los paneles.

De hecho, se utiliza un diseño similar en los módulos solares IBC. 

Como se mencionó anteriormente, los materiales de pasivación también están incorporados en la parte trasera de las células IBC, debajo de los emisores. Este diseño, que funciona según un principio similar al de los paneles PERC, reduce eficazmente las pérdidas por recombinación, mejorando así la eficiencia general.

Sin embargo, el factor clave que contribuye a la elevada eficiencia de los paneles IBC es la reubicación de los contactos frontales hacia la parte trasera, lo que maximiza el área disponible para la absorción de la luz solar. 

Paneles IBC versus paneles solares con tejas

La principal similitud entre los IBC y los paneles solares de tejas radica en su objetivo de diseño: ambos pretenden maximizar la superficie expuesta a la luz solar.

Sin embargo, los paneles solares con tejas utilizan un enfoque bastante diferente.

En un módulo de tejas, cada celda se corta en tiras y estas tiras se superponen de manera similar a las tejas. A través del apilamiento de borde a borde de tiras de celdas a lo largo del módulo, la visibilidad de los contactos metálicos frontales es significativamente reducido. Además, en comparación con las superficies de paneles planos, la disposición de apilamiento aumenta directamente la superficie total de captura de luz, siendo las inclinaciones entre las filas de tiras tan sutiles que apenas afectan la estética suave del panel.

¿Cuándo utilizar paneles solares IBC?

Los paneles solares IBC son conocidos por su alta eficiencia, con algunos productos líderes capaces de superar el punto de referencia de eficiencia del 25%. Esto los hace ideales para aplicaciones donde la máxima potencia de salida por metro cuadrado es crucial, como tejados residenciales con espacio limitado, edificios comerciales que buscan amplificar la producción de energía y proyectos industriales que requieren altos rendimientos energéticos.

Por otro lado, el diseño de los paneles IBC elimina la necesidad de contactos metálicos frontales, lo que resulta en una apariencia elegante y completamente negra. Esto los hace especialmente adecuados para proyectos donde atractivo visual es crucial, pero los productos BIPV no son la opción óptima.

Por último, pero no menos importante, gracias a su diseño único, los paneles solares IBC eficientes también son una buena opción para proyectos ubicados en entornos de alta temperatura. 

Al disponer todos los contactos en la parte trasera, se puede optimizar mejor la resistencia en serie y la disipación de calor. Y junto con el uso de materiales antirreflectantes y pasivadores, el coeficiente de temperatura general de los paneles IBC es menor que el de los productos tradicionales de c-Si. Esta propiedad les hace mantener un rendimiento eficiente y fluido incluso en climas cálidos.

Comprender el costo de los paneles IBC

A diferencia de los paneles PERC, que se pueden fabricar utilizando procesos de fabricación existentes con modificaciones moderadas, la fabricación de paneles IBC es mucho más compleja e implica el uso de procesos y materiales avanzados.

Sin embargo, su mayor coste inicial puede compensarse con su mayor rendimiento energético y su larga vida útil, a menudo garantizada entre 25 y 30 años. Un estudio indica que durante un período de 25 años, los paneles IBC premium pueden producir hasta un 55% más de energía que los paneles tradicionales del mismo tamaño.

Algunos incentivos solares locales y nacionales para técnicos solares de alta eficiencia pueden ayudar a mitigar la presión del uso de paneles IBC. Y a medida que la tecnología IBC madure y se generalice, las economías de escala pueden reducir los costos con el tiempo.

Conclusión: las ventajas de los paneles IBC

• Mayor Eficiencia: El diseño del panel IBC ofrece una superficie máxima efectiva para la absorción, lo que conduce a tasas de conversión más altas. Esta alta eficiencia se traduce en una mayor producción de electricidad a partir de la misma superficie, lo que las hace particularmente ventajosas en instalaciones con limitaciones de espacio.
• Estética mejorada: La ausencia de contactos metálicos frontales confiere a los paneles IBC una apariencia estéticamente más agradable, lo que los hace especialmente populares para tejados residenciales y aplicaciones arquitectónicas donde pueden mejorar el valor de la propiedad.
• Mayor durabilidad y longevidad: Este diseño de panel puede resultar en menos tensión mecánica y térmica junto con protección contra muchos de los factores ambientales que causan desgaste. En consecuencia, los paneles IBC suelen tener una larga garantía y una vida útil más larga que los paneles tradicionales.
• Coeficiente de temperatura inferior: Su menor coeficiente les hace ofrecer un mejor rendimiento en instalaciones de climas cálidos, otro mérito numérico más allá de la alta eficiencia.
• Optimizaciones simplificadas: Dado que todos los contactos están ubicados en la parte posterior, las optimizaciones ópticas y eléctricas de la celda están desacopladas, agilizando los procesos de optimización. La disposición "completamente trasera" también facilita una disipación de calor eficiente y simplifica el proceso de optimización para conjuntos de paneles.

Mirando hacia el futuro y palabras finales

Se están realizando investigaciones activas en el ámbito de los paneles solares IBC.

Estudios recientes han COMPLETAMENTE Células solares de perovskita semitransparentes con células de silicio IBC para mejorar el rendimiento general. 

Este año, Maxeon Solar ha logrado avances significativos en la reducción de los riesgos de puntos críticos en sus productos IBC, y sus celdas Maxeon 7 IBC mostraron un 70% más bajo aumento de temperatura promedio en sombra parcial en comparación con la competencia. 

Investigadores del ISC Konstanz y de la Universidad Tecnológica de Delft ha desarrollado una nueva técnica de modelado para células solares IBC, que destaca el potencial de eficiencias aún mayores en los paneles IBC a través de procesos de fabricación innovadores.

De todos modos, la tecnología IBC representa una arquitectura de vanguardia ampliamente reconocida en células solares, adoptada específicamente para minimizar cualquier obstrucción potencial a la exposición a la luz solar en el material semiconductor.

El mercado de paneles solares IBC es prometedor.