Tecnología de conexión célula a célula SmartWire, un nuevo nivel en el rendimiento de la heterounión

La tecnología Heterojunction–SmartWire (HTJ–SWCT) desarrollada por el fabricante europeo de paneles solares Meyer Burger supone un salto cualitativo en el rendimiento de las células respecto a los estándar PERC actuales. Este es un análisis de sus ventajas técnicas elaborado entre Meyer Burger y Techno Sun, distribuidor mayorista fotovoltaico de la marca en España.

La tecnología heterojunction (HTJ) de alta eficiencia no es nueva en el sector. Desarrolladas originalmente por Sanyo en 1980 (y posteriormente, tras su absorción, asumida por Panasonic), las células HTJ aúnan tecnología monocristalina con una capa amorfa, dando como resultado un gran rendimiento y resistencia a la degradación contrastada en el tiempo. El coste de producción y el condicionante de factor de forma limitaron parte del desarrollo de esta tecnología en su momento, pero marcaban el camino para seguir evolucionando y recoger el testigo, mejorando a un nuevo nivel su rendimiento gracias a su combinación con otras tecnologías.

Usando únicamente lo mejor de la tecnología amorfa, en las células HJT se aplica sobre la oblea de silicio monocristalino una capa muy delgada de amorfo y estratégicamente no situada en la capa activa donde tiene lugar la conversión fotón-electrón, lo que potencia su rendimiento con las características destacadas del amorfo, al tiempo que reduce su degradación.

La nueva tecnología SmartWire de Meyer Burger magnifica las características de las células HTJ ampliando sus límites. En los módulos con tecnología SmartWire, la capa amorfa evoluciona como una membrana selectiva entre la oblea de silicio monocristalino y la conexión celular SmartWire, reduciendo la recombinación de electrones a través de la pasivación en esa intersección. Esto permite ofrecer una elevada garantía en años respecto a la potencia nominal proporcionada.

Esquema célula

Rendimiento

La principal diferencia entre la tecnología multibusbar con barras colectoras redondas y las conexiones SmartWire es la calidad de la fabricación y la flexibilidad. La soldadura de barras de refuerzo multibusbar a menudo sufre problemas de alineación del punto de conexión, debido a la necesidad de optimización óptica del posicionamiento de la barra colectora (busbar). Este no es el caso con la tecnología de conexión celular SmartWire, que es totalmente flexible en la implementación del número de cables por celda, así como en el grosor de los cables, permitiendo usarlos más delgados. Esto ofrece un aumento del rendimiento en comparación con las barras colectoras múltiples redondas, gracias a un mayor grado de reflexión de la luz no perpendicular en el módulo para la conversión de energía. Además, la lámina SmartWire es de baja temperatura y no requiere soldadura, ya que se lamina junto a la célula.

Los paneles solares con la tecnología Heterjunction-Smartwire son más eficientes que los paneles estándar

La soldadura de barras colectoras puede llegar a destruir la capa de silicio amorfo en las células HJT y puede conducir a la degradación a largo plazo debido a las microgrietas, que pueden resultar del estrés térmico. Evitando la soldadura se conserva la integridad de la célula y se eleva, por tanto, el rendimiento. Además, la tecnología SmartWire proporciona una mejor estética y calidad de rendimiento tanto de producción como de fabricación.

Todas estas características mencionadas hacen que la eficiencia de los paneles solares con tecnología SWCT sea aproximadamente un 1,5% mejor que los paneles estándar que pueden observarse actualmente en el mercado. Haciendo una comparativa de los datos para destacar la relevancia de este hito, en los últimos años la eficiencia de las células ha aumentado en promedio un 0,5% por año. Esto se podría traducir, si sigue la tendencia, en una ventaja tecnológica teórica de 3 años para Meyer Burger. Además, la tecnología estándar actual PERC ha alcanzado sus límites, de modo que se espera un aplanamiento de la curva de desarrollo. Por el contrario, la tecnología SmartWire europea tiene un potencial de mejora significativo, con muchas posibilidades de conducir a un aumento en la ventaja tecnológica.

La célula de heterounión estándar (HJT) tiene un límite de eficiencia teórica realista del 25-26%, por lo que Meyer Burger utiliza la tecnología HJT también como plataforma tecnológica sobre la que está desarrollando células tándem HJT-IBC y Perovskita con el potencial de eficiencias superiores al 30%. Por lo que hablamos de una tecnología puente para seguir expandiendo su potencial.

Smartwire

Ventajas de las células HJT con Smartwire

Las ventajas de las células con SmartWire respecto a las células HJT convencionales más importantes son:

• Eficiencia celular: Se ha desarrollado el equipo para fabricar las células HJT y se pueden optimizar los parámetros del proceso para lograr eficiencias del 24% y del 24,5% en un futuro próximo. Se ha optimizado aún más la tecnología HJT y ahora se está comercializando el módulo HJT más potente jamás ofrecido.

• Tamaño de la oblea: Se ha desarrollado la maquinaria de producción para procesar obleas más grandes en células, lo que nos permite producir módulos con un rendimiento y eficiencia aún mayores.

• Interconexión celular: La tecnología SmartWire es ideal para células HJT porque los cables no destruyen la capa de silicio amorfo, a diferencia de las barras colectoras soldadas clásicas. Además, el uso de SmartWire reduce significativamente el consumo de plata en los módulos HJT.

SmartWire aplicada a células half-cell

La corriente en las células half-cell se reduce a la mitad en comparación con las células completas, lo que reduce la resistencia eléctrica en los conectores. Por lo tanto, la potencia del módulo se puede aumentar hasta en un 5%. Al conectar 3 x 20 medias células en serie y las dos mitades del módulo en paralelo, la corriente de cortocircuito y el voltaje de circuito abierto son comparables a los módulos de célula completa a nivel de módulo, lo que garantiza la compatibilidad y mayor probabilidad de producir electricidad en sombreado parcial. Las obleas son dopadas de tipo N, libres por lo tanto de complejos B-O y degradación inducida por la luz asociada (LID). La capa p no es absorbente a la luz, sino que forma la unión p-n, lo que la hace más resistente. En conjunto las sinergias de ambas tecnologías contribuyen al rendimiento y capacidad de forma decisiva.  

Meyer Burger en los paneles solares de tecnología SmartWire ofrece una garantía de rendimiento del 92% de la potencia nominal después de 25 años para los módulos de la serie White y Black y del 93,2% después de 30 años para la serie Glass. Esta garantía es única en la industria fotovoltaica fruto de las innovaciones tecnológicas de los paneles de Meyer Burger que, por su calidad y su origen cien por cien europeo, con diseño suizo y alemán, pueden ofrecer. Techno Sun es distribuidor autorizado de Meyer Burger en España para ventas, webinars y formaciones sobre sus innovaciones tecnológicas.