Tecnología IBC para paneles solares: definición, ventajas y desventajas

La tecnología IBC (Interdigitated Back Contact) es un tipo avanzado de célula solar donde los contactos eléctricos están ubicados en la parte posterior, optimizando la superficie frontal para la absorción de luz. Este diseño mejora la eficiencia al eliminar sombras en la célula.

Las células IBC tienen una estructura que incluye una capa de silicio cristalino, contactos interdigitados en la parte trasera y capas de pasivación para minimizar pérdidas. También tienen una capa antirreflectante para mejorar la captación de luz.

Las principales ventajas de los paneles solares IBC incluyen alta eficiencia, que puede superar el 25%, y mayor durabilidad, ya que los contactos traseros están protegidos. Como desventaja, su fabricación es más costosa debido a su complejidad y a los materiales de alta pureza necesarios, lo que hace que los módulos IBC sean más caros.

En comparación con otras tecnologías de paneles solares las placas solares IBC tienen mayor eficiencia y rendimiento en altas temperaturas, a un precio más alto.

¿Qué es la tecnología de placas solares IBC?

Las células IBC son una tecnología de alta eficiencia que reubica los contactos metálicos de la parte frontal y los traslada a la parte trasera de la célula. Esta tecnología soluciona el problema de sombreado de los contactos metálicos de la superficie activa de las células solares convencionales y mejoran la cantidad de luz solar aprovechable para la generación de electricidad.

Sin embargo el complejo proceso de fabricación de las células IBC conlleva unos costes de producción más elevados y en consecuencia en un precio más elevado de estos paneles en comparación con otras tecnologías como PERC, HJT o TOPCon.

La tecnología IBC se utiliza fundamentalmente en paneles solares premium como los Zebra de FuturaSun o los Maxeon de SunPower, donde el rendimiento del panel se prioriza sobre el coste.

¿Qué partes tiene una célula IBC?

Las 8 partes que forman la estructura de una célula IBC se describen a continuación.

1. Capa antirreflectante (ARC): Compuesta por nitruro de silicio (SiNx) o dióxido de titanio (TiO₂). Esta capa es el primer punto de contacto de la luz solar. Reduce la reflexión, permitiendo que entre más luz en la célula y mejorando la eficiencia.
2. Capa de pasivación frontal: Compuesta de óxido de silicio (SiO₂) u óxido de aluminio (Al₂O₃). Esta capa de pasivación minimiza la recombinación superficial impidiendo que los defectos reduzcan los pares electrón-hueco cerca de la superficie.
3. Capa base: Compuesta de silicio de tipo n de gran pureza. Es la capa principal que absorbe la luz y en la que se generan la mayoría de los pares electrón-hueco. El silicio es el núcleo de la célula, donde la energía de los fotones se convierte en energía eléctrica.
4. Capa de pasivación posterior: Compuesta de nitruro de silicio (SiNx) u óxido de silicio (SiO₂). Esta capa reduce la recombinación en la superficie posterior, mejorando la eficiencia al garantizar que se capturen más electrones y se dirijan a los contactos.
5. Capa emisora: Compuesta por silicio tipo p. Situada en la parte posterior de la célula en los diseños IBC, la capa emisora forma la unión p-n, creando el campo eléctrico necesario para separar electrones y huecos.
6. Capa de superficie posterior (BSF): Normalmente silicio tipo p dopado con aluminio u otras capas reflectantes. El BSF refleja la luz no utilizada hacia el interior de la célula y también reduce la recombinación en la parte posterior. Además, ayuda a recoger electrones y los dirige hacia los contactos traseros.
7. Contactos traseros interdigitados: Compuestos de plata, aluminio o cobre. Son contactos alternos positivos (+) y negativos (-) que recogen los electrones y los huecos. A diferencia del resto de células de otras tecnologías, ambos contactos están en la parte posterior, lo que reduce el sombreado en la superficie frontal.

¿Cómo funcionan los paneles solares IBC?

El funcionamiento de un panel solar IBC, paso a paso, desde que la luz solar (fotones) incide sobre su superficie, hasta que se recogen los electrones generados en la capa inferior, se indica a continuación.

1. La primera capa que encuentra la luz solar es el revestimiento antirreflectante que permite que entren más fotones en la célula en lugar de rebotar. El tinte azul oscuro (casi negro) de muchos paneles solares proviene de esta capa.
2. Los fotones atraviesan una capa de pasivación, lo que significa que reduce el número de recombinaciones (electrones y huecos se anularían) y ayuda a que los fotones lleguen al cuerpo principal de la célula minimizando las pérdidas de energía.
3. Los fotones llegan a la capa de silicio tipo n, el corazón de la célula IBC. El silicio absorbe la energía de los fotones, estos excitan los electrones y los separa de sus átomos. Este proceso crea pares electrón-hueco: electrones libres (carga negativa) con su correspondiente carga positiva (hueco). Estos electrones excitados deben capturarse antes de recombinarse con los huecos.
4. La capa emisora crea un campo eléctrico p-n junto con la capa de silicio n anterior. Este campo eléctrico ayuda a separar los pares electrón-hueco creados por los fotones absorbidos. Los huecos se dirigen hacia la parte superior de la célula, mientras que los electrones son empujados hacia la parte inferior.
5. No todos los fotones generan pares electrón-hueco en su primer paso. Algunos fotones se adentran más en la célula, hasta casi alcanzar la superficie posterior. Aquí, la capa de campo de superficie posterior refleja estos fotones de vuelta al silicio n, dándoles otra oportunidad de generar pares electrón-hueco. El BSF ayuda a evitar la recombinación, manteniendo más electrones disponibles para la captación.
6. Cuando los electrones se acercan a la parte posterior de la célula, encuentran otra capa de pasivación que reduce la recombinación en la superficie posterior, preservando los electrones a medida que avanzan hacia los contactos.
7. Los electrones llegan a los contactos posteriores interdigitados. A diferencia de las células tradicionales, tanto los contactos positivos (+) como los negativos (-) están situados en la parte trasera de la célula IBC en un patrón alterno. Los electrones son recogidos por los contactos negativos, mientras que los huecos se dirigen hacia los contactos positivos.
8. Una vez que los huecos alcanzan los contactos positivos, se combinan con los electrones que circulan por el circuito externo, permitiendo que la corriente fluya continuamente. Este flujo de portadores de carga a través del circuito es lo que genera energía eléctrica en la célula solar. Este ingenioso diseño garantiza que ningún contacto frontal bloquee la luz solar, maximizando la absorción de luz.
9. Una vez que los electrones se recogen en los contactos traseros, fluyen a través de un circuito externo, creando una corriente eléctrica para consumo.

¿Cuáles son las ventajas de los paneles solares IBC?

Las principales ventajas de los paneles solares IBC están enfocadas sobre todo a su elevada eficiencia y durabilidad, incluso en entornos de elevada temperatura.

Las ventajas de los paneles solares IBC se explican a continuación

• Alta eficiencia: Los paneles IBC ofrecen una eficiencia superior gracias a su diseño sin contactos frontales y tecnología N-Type, minimizando las pérdidas de potencia.
• Durabilidad: Los paneles IBC tienen una vida útil más larga que los paneles convencionales.
• Atractivo estético: Su aspecto uniforme sin contactos frontales visibles los hace visualmente más atractivos que otras tecnologías que tienen los contactos metálicos a la vista.

¿Cuáles son las desventajas de los paneles solares IBC?

Los paneles solares IBC también tienen 3 desventajas principales, que resumimos a continuación en la siguiente lista.

• Mayor precio: los paneles IBC son más caros de producir, por lo que su precio es más caro que otros paneles existentes.
• Fabricación compleja: El proceso de producción es más complejo y requiere más tiempo en comparación con otras tecnologías solares.
• Disponibilidad limitada: Pocos fabricantes producen paneles IBC, por lo que su disponibilidad es menor que otras tecnologías con mayor penetración de mercado como las PERC, HJT o TOPcon.

¿Qué otras tecnologías de paneles solares existen?

Además de la tecnología IBC existen otras en el mercado que conviene tener en cuenta y que se resumen en el siguiente listado.

• IBC vs PERC: IBC es más eficiente (23-26% vs 20-23%), pero PERC es más económico y común. IBC tiene mejor durabilidad en altas temperaturas y menor degradación por luz.
• IBC vs HJT: HJT tiene un mejor rendimiento a altas temperaturas, aunque ambas son altamente eficientes. HJT tiene una fabricación compleja, pero más barata. IBC es menos propenso a la degradación por luz, mientras HJT tiene una excelente estabilidad a largo plazo.
• IBC vs TOPCon: TOPCon se acerca a IBC en eficiencia, pero es más fácil de integrar en producción y es más económico.

HJT

Los paneles solares HJT ofrecen alta eficiencia y buen rendimiento en condiciones de baja irradiación, pero no alcanzan la eficiencia máxima de los paneles IBC. En comparación con los IBC, los paneles HJT son más adecuados para climas con menor exposición solar y para aplicaciones donde la estabilidad a largo plazo es crucial.

TOPCon

Los paneles solares TOPCon ofrecen alta eficiencia y buen rendimiento, sin alcanzar la eficiencia máxima de los paneles IBC. En comparación con los IBC, los paneles TOPCon son más adecuados para aplicaciones donde se busca un equilibrio entre precio y rendimiento, así como para climas con menor exposición solar.

Paneles bifaciales

Los paneles solares bifaciales, que capturan luz tanto por la parte frontal como por la posterior, pueden aumentar la producción de energía en entornos reflectantes. Si bien los paneles bifaciales pueden incorporar tecnología IBC, en comparación con los IBC estándar, los bifaciales ofrecen una ventaja adicional en instalaciones donde se busca aprovechar la luz reflejada, como en superficies claras o nevadas.

¿Es recomendable comprar módulos fotovoltaicos IBC?

Sí, es recomendable comprar módulos foto-voltaicos IBC, porque tienen un el mejor rendimiento y vida útil de todas las tecnologías de paneles solares (lo cual los hace una inversión rentable),  además de que son más bonitos que el resto.