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Panel solar PERC: puntos fuertes, cómo funciona frente a otras tecnologías de paneles

La búsqueda de una mayor eficiencia de los paneles en la industria solar no conoce límites y nunca se detiene. El panel solar PERC Es una tecnología relativamente nueva en este campo, que se desarrolló por primera vez en la década de 1980. Sin embargo, su aplicación comercial recién despegó en la última década debido a una combinación de una creciente demanda de paneles de mayor eficiencia y mejoras notables.

Esta guía lo guiará a través de los diversos temas relacionados con la tecnología de este panel, que incluyen:

  • Composición y estructura
  • Cómo funciona esta tecnología
  • Avances en eficiencia
  • Comparación con otras tecnologías de paneles de alta eficiencia
  • Innovaciones en paneles PERC

¿Qué es el panel solar PERC? ¿Como funciona?

PERC, que significa emisor pasivado y contacto trasero, es un tipo de tecnología de paneles solares diseñada para mejorar la eficiencia de los paneles de silicio tradicionales.

Composición y Estructura

En lugar de estar fabricados con materiales completamente nuevos, los paneles solares PERC son esencialmente versiones mejoradas de los paneles de silicio cristalino (c-Si) convencionales, que presentan una capa de pasivación adicional en la parte posterior junto con una ingeniosa optimización.

En general, la mayoría de las capas de una célula solar PERC son idénticas a las que se encuentran en las células de silicio convencionales, con la adición de mejoras específicas de PERC. (consulte la figura debajo de la lista)

  • Contacto frontal
  • Recubrimiento antirreflectante (ARC)
  • Capa de pasivación frontal: la mayoría de los paneles c-Si modernos serán equipada con esta capa para reducir la pasivación de la superficie.
  • Capa de absorción: Las capas de silicio tipo n y tipo p forman colectivamente la capa de absorción, donde se produce la absorción de luz y los pares de huecos de electrones se generan y separan para producir electricidad.
  • Capa de pasivación trasera: Es la característica principal de las células PERC compuestas de óxido de aluminio (Al₂O₃) o dióxido de silicio (SiO₂), responsable de reflejar la luz no absorbida nuevamente hacia la célula y al mismo tiempo reducir la recombinación.
  • Capa de protección dieléctrica: Generalmente hecha de nitruro de silicio (SiNx), es una capa mejorada diseñada para aislar la celda y aumentar la durabilidad y la calidad de la pasivación.
  • Campos de superficie posterior local: Son partes complementarias de las dos capas mencionadas anteriormente en las células PERC creadas al abrir pequeños puntos de contacto en la capa de pasivación trasera, seguido de la introducción de dopantes pesados ​​de tipo p en estas regiones localizadas. Están diseñados para ofrecer una pasivación localizada mejorada, minimizando la recombinación específicamente en los puntos.
  • Contacto trasero
Estructura del panel solar PERC
Dibujo esquemático de la célula solar de silicio PERC.
Hannebauer H. Plantillas metálicas de impresión única para células solares PERC de alta eficiencia. Procedimiento energético. 2016;98:40-45. doi:10.1016/j.egypro.2016.10.079

Cómo funciona un panel PERC

En conjunto, el principio de funcionamiento de los paneles PERC implica varios elementos clave.

En primer lugar, la luz solar incidente incide sobre la superficie frontal del panel. El ARC consigue dejar entrar la máxima cantidad de luz solar a la célula. 

Luego, la luz solar llega a la capa de pasivación frontal, donde la capa ayuda a reducir la recombinación superficial inicial, lo que permite una generación más eficiente de pares electrón-hueco.

Inmediatamente después, los fotones absorbidos por el material de silicio generan pares de huecos de electrones, que luego son separados por el campo eléctrico dentro de la célula solar, creando una diferencia de potencial eléctrico e impulsando una corriente eléctrica.

Mientras tanto, la superficie trasera pasivada más ayuda minimizar la recombinación de portadores, permitiendo que más portadores contribuyan a la corriente eléctrica. También refleja la luz no absorbida hacia la célula para un segundo intento de absorción-conversión.

Paneles solares PERC frente a otras tecnologías de paneles

Al comparar esta tecnología con otras, podemos identificar los escenarios ideales para la adopción de paneles PERC y maximizar sus beneficios.

Paneles PERC frente a PERT

Primero, una comparación entre los paneles PERC y PERT, ya que sus nombres son muy parecidos.

Ambas tecnologías de paneles se desarrollaron aproximadamente en el mismo período y comparten similitudes en su concepto de diseño.

Las celdas PERT (Emisor Pasivado Trasero Totalmente Difundido) también emplean una técnica de pasivación para mejorar el rendimiento de la celda. Sin embargo, estas células presentan una superficie trasera que es tanto pasivados como difusos, cual mejora aún más captura y absorción de luz, lo que lleva a una eficiencia aún mayor que los paneles PERC.

Por otro lado, la tecnología PERT se implementa en gran medida en células c-Si de tipo n. Al desbloquear todo el potencial de las celdas tipo n, los paneles PERT generalmente tienen un LID más bajo que los paneles PERC. Esta característica ayuda a mejorar el rendimiento y la confiabilidad a largo plazo de estos paneles.

Una desventaja clave de los paneles PERT es que implican un proceso de fabricación más complejo, lo que en consecuencia aumenta sus costos en relación con los de los productos PERC.

Paneles PERC frente a IBC

Mientras que la tecnología PERC tiene como objetivo minimizar la recombinación y facilitar la absorción de luz secundaria, la tecnología de panel IBC (Interdigitated Back Contact) adopta un enfoque alternativo para lograr un mayor rendimiento energético.

Esta tecnología Reubica todos los contactos eléctricos en la parte posterior de la celda., eliminando así las pérdidas de sombra causadas por las barras colectoras frontales. Como resultado, maximiza la superficie disponible para la conversión de energía, optimizando la eficiencia del panel.

Y gracias a la ausencia de barras colectoras frontales, los paneles solares IBC tienen una apariencia elegante y completamente negra que es más agradable desde el punto de vista estético, especialmente para tejados residenciales. Por lo tanto, esta tecnología de panel puede ser una alternativa notable a los productos BIPV genuinos.

Sin embargo, los paneles IBC son generalmente más caros que los paneles PERC debido a su complejo proceso de fabricación y diseño de circuito avanzado.

PERC frente a paneles bifaciales

Al agregar una capa reflectante en la parte posterior, los paneles solares PERC logran un cierto grado de 'bifacialidad'. En comparación, los paneles bifaciales cuentan con una auténtica bifacialidad.

Estos paneles emplear una configuración de doble cara, con vidrio templado antirreflectante en la parte delantera y trasera, o un vidrio en la parte delantera y un polímero transparente en la parte trasera. Este diseño les permite capturar energía adicional de la luz reflejada y difusa, mejorando así su eficiencia general.

Aunque la eficiencia de los paneles bifaciales es capaz de alcanzar más del 25%, depende en gran medida del albedo (reflectividad) de la superficie debajo de los paneles. Para maximizar su exposición a la luz reflejada y difusa, generalmente se implementan en proyectos solares de montaje en suelo, en cocheras o en marquesinas.

Paneles PERC frente a HJT

A diferencia de las tecnologías comentadas anteriormente, los paneles HJT (Heterounión) introducir las modificaciones más significativas a los paneles c-Si convencionales.

La celda HJT consta de una oblea mono c-Si para la absorción de luz, intercalada por capas ultrafinas de silicio amorfo intrínseco (a-Si) para pasivación. Entonces estas capas de a-Si están rematadas por dopado Capas de a-Si para formar la unión pn. Generalmente, las capas de TCO también se aplican para ayudar a reducir la reflexión de la superficie y actuar como conductor de los electrones y huecos generados.

Al introducir materiales a-Si en obleas tradicionales de c-Si, los paneles HJT pueden lograr una mayor eficiencia que los paneles PERC con un bajo coeficiente de temperatura y una baja tasa de degradación.

Sin embargo, el proceso de fabricación de paneles HJT es más complejo y requiere una inversión importante en nuevos equipos y procesos. En consecuencia, esto conlleva un coste notablemente mayor en comparación con los paneles PERC.

Avanzando: Innovaciones en el panel PERC

La altura de la cúpula es XNUMX metros, que es sencillo diseño de la tecnología PERC que lo hace versátil y adaptable a otros tipos de paneles solares.

Aunque esta tecnología se ha utilizado predominantemente en paneles mono c-Si, también se puede aplicar en paneles poli c-Si.

Un área donde la tecnología PERC se ha extendido efectivamente es en el desarrollo de paneles PERC bifaciales. Esta integración eleva aún más la utilización de luz dispersa y reflejada en productos bifaciales convencionales, empleando un enfoque rentable.

Más allá de esto, se están realizando investigaciones continuas para explorar la aplicación de la tecnología PERC en paneles de película delgada, Tales como CdTe e CIGS, para aumentar su eficiencia.

Además, se han realizado estudios que exploran la integración de la tecnología de paneles PERC con otros diseños de celdas avanzados, como las celdas en tándem de perovskita-silicio. Estos estudios tienen como objetivo optimizar el rendimiento de los paneles combinando los beneficios de diferentes tecnologías. (Messmer y otros, 2022)

Guía detallada del panel solar PERC

Pros y contras de los paneles solares PERC

Hasta ahora, las ventajas de los paneles solares PERC han sido muy claras. Sin embargo, sería negligente no mencionar un par de sus posibles inconvenientes.

Ventajas de los paneles solares PERC

  • Varios puntos más eficientes. que los paneles solares c-Si tradicionales 
  • Mejor rendimiento en Temperaturas con poca luz y altas temperaturas debido a la utilización suficiente de la luz y su diseño mejorado.
  • Una tecnología rentable que muchos pueden permitirse atribuirse a un diseño relativamente simple que puede integrarse en los procesos de fabricación existentes con una mínima necesidad de reequipamiento
  • Una tecnología flexible que se puede utilizar en diversas aplicaciones, desde tejados residenciales y comerciales hasta granjas solares a gran escala
  • Una tecnología versátil que se puede combinar con otras tecnologías como bifacial para mejorar aún más la eficiencia y el rendimiento

Los contras

  • Los paneles PERC tienden a tener un costo inicial más alto que los paneles c-Si tradicionales. Pero su mayor eficiencia puede generar mejores ahorros a largo plazo y un retorno de la inversión más rápido.
  • Estos paneles podrían ser más susceptibles a TAPA como resultado de la interacción entre el boro y el oxígeno dentro del material tipo p, exacerbada por los materiales adicionales y los pasos de fabricación involucrados en la tecnología PERC. Sin embargo, las nuevas técnicas de fabricación siguen reduciendo su impacto.

Más información sobre el costo de los paneles PERC

Actualmente, los precios de los paneles solares están en el nivel más alto de todos los tiempos. baja, una situación impulsada en parte por el exceso de inventario en manos de distribuidores y fabricantes.

Una noticia de junio Un informe de este año de PV Magazine revela que los precios de los módulos mono PERC se evaluaron en $0.090 por vatio, cayendo en el rango de precios de "bajo costo" en ese momento. Sin embargo, los recortes de producción previsibles y los posibles cambios de política podrían estabilizar los precios en el futuro.

¿Merecen la pena los paneles PERC?

Aunque los módulos solares PERC tienen un precio más alto que los paneles de silicio cristalino convencionales, a menudo superan a otras tecnologías avanzadas en rentabilidad.

A medida que la tecnología madure, se espera que su precio sea en general más amigable, a pesar de las fluctuaciones en la oferta y la demanda del mercado.

Para muchas instalaciones residenciales, comerciales e incluso a gran escala, el equilibrio entre coste y rendimiento Los paneles PERC a menudo los convierten en la opción preferida. 

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