Tecnologías fotovoltaicas utilizadas en paneles solares
La tecnología fotovoltaica convierte la luz solar en electricidad utilizando células solares hechas de materiales semiconductores, como el silicio. Las células pueden fabricarse con diferentes materiales, construirse en distintas capas y disponerse en varias formas en un panel solar. Los paneles solares pueden estar hechos de silicio monocristalino o policristalino, o de materiales alternativos como el teluro de cadmio y el CIGS.
El dopaje en tecnología fotovoltaica modifica las propiedades de los semiconductores. El dopaje tipo N introduce elementos con más electrones, creando electrones libres, mientras que el dopaje tipo P agrega elementos con menos electrones, generando huecos positivos.
Los paneles solares se pueden clasificar por su diseño y arquitectura. Los módulos PERC mejoran la eficiencia mediante la pasivación trasera, mientras que TOPCon y PERT optimizan la gestión de corriente. Los paneles BSF e IBC se enfocan en la reducción de recombinación de portadores y minimización de pérdidas.
Los paneles con contacto posterior, media célula, shingled y MBB mejoran el flujo de corriente y reducen resistencias. Las células solares Thin Film y Multiunión capturan más espectro solar con menos material. Las placas solares SHJ, HJT y HIT combinan silicio cristalino y amorfo para mayor eficiencia. La tecnología Tandem apila diferentes tipos de células para mayor captación, y los paneles bifaciales capturan luz en ambas caras, aprovechando la luz que rebota en las superficies. Además, existen tecnologías emergentes aún en desarrollo, como la perovskita, que prometen alta eficiencia y costes bajos.
Contenido
¿Qué es la tecnología fotovoltaica?
La tecnología fotovoltaica es el conjunto de técnicas, métodos y procesos para convertir la luz solar en electricidad utilizando materiales semiconductores como el silicio.
La conversión sucede por el efecto fotoeléctrico (efecto fotovoltaico), por el que ciertos materiales pueden absorber fotones (partículas de luz) y liberar electrones, generando una corriente eléctrica.
La tecnología fotovoltaica se utiliza en paneles solares para aplicaciones energéticas residenciales, comerciales e industriales debido a su capacidad para aprovechar eficazmente la energía solar.
La tecnología solar es diferente según el tipo de panel y el material semiconductor utilizado en sus células, como los paneles monocristalinos, policristalinos y de capa fina.
¿Cuáles son las tecnologías de placas solares según el material?
Las tecnologías de paneles solares según el material utilizado en sus células fotovoltaicas se clasifican en: paneles solares de silicio (monocristalino, policristalino), paneles solares de capa fina (silicio amorfo, telururo de cadmio, selenio, cobre, indio y galio), paneles solares orgánicos y paneles de perovskita.
¿Cuáles son los tipos de dopaje utilizados en la tecnología fotovoltaica?
Los tipos de dopaje utilizados en la tecnología fotovoltaica son el dopaje de tipo P (carga positiva) y el dopaje de tipo N (carga negativa).
En la tecnología fotovoltaica, el dopaje consiste en la adición de átomos de elementos (impurezas), como el boro (B) con tres electrones de valencia o el fósforo (P) con cinco electrones de valencia, en materiales semiconductores (cuatro electrones de valencia), como el silicio (Si), para alterar su estructura molecular y sus propiedades eléctricas.
Cuando un semiconductor dopado con exceso de electrones (tipo N) se une con un semiconductor dopado con huecos (menos electrones) (tipo P), se crea un diodo. Estas capas dopadas trabajan juntas en una célula solar para generar una corriente eléctrica cuando se exponen a la luz solar.
Tipo P
El dopaje de tipo P (P-Type) consiste en añadir elementos como el boro, que tienen menos electrones que el silicio. Esto crea “huecos” (portadores de carga positiva), lo que hace que el material resultante de la célula tenga carga positiva.
Tipo N
El dopaje de tipo N (N-Type) consiste en añadir elementos como el fósforo, que tienen más electrones que el silicio. Esto proporciona electrones adicionales (portadores de carga negativa), haciendo que el material de la célula se cargue negativamente.
¿Cuáles son las tecnologías de paneles solares según diseño y arquitectura?
Las tecnologías fotovoltaicas se clasifican según la estructura y arquitectura de las células. Las tecnologías utilizadas en paneles solares más destacadas están listadas a continuación:
- PERC
- PERT
- TOPCon
- BSF
- IBC
- Media célula
- Shingled
- MBB (multi busbar)
- Thin Film
- Multiunión
- HJT
- HIT
- Tandem
- Paneles bifaciales
- Graetzel
- Tecnologías emergentes
PERC
La tecnología PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) es una tecnología que aumenta la eficiencia de los paneles solares monocristalinos convencionales, porque mejora la absorción de la luz y reduce las pérdidas por recombinación de electrones.
En una célula solar estándar, parte de la luz pasa (traspasa) sin ser absorbida. La tecnología PERC añade una capa adicional en la parte posterior de la célula que refleja la luz no absorbida de vuelta a la célula, dándole una segunda oportunidad de ser absorbida y convertirla en electricidad.
Cuando la luz solar incide sobre un panel solar PERC, atraviesa el revestimiento antirreflectante (ARC), que minimiza la reflexión y permite que más fotones ingresen en la célula. Estos fotones excitan electrones en la capa emisora, generando pares electrón-hueco. Los electrones son guiados hacia el interior de la célula y atraviesan la capa base de silicio hacia la parte posterior. La capa de pasivación trasera refleja fotones no absorbidos y reduce la recombinación de electrones y huecos. Desde ahí, los electrones son recogidos por el contacto trasero de aluminio, que los dirige hacia un circuito externo para generar electricidad.
PERT
La tecnología PERT (Passivated Emitter Rear Totally diffused) se basa en el diseño PERC al mejorar tanto la cara frontal como la posterior de la célula solar.
Mientras que el PERC se centra principalmente en la pasivación de la superficie posterior para reducir las pérdidas por recombinación, el PERT amplía este concepto optimizando ambas superficies, lo que da lugar a tasas de recombinación aún más bajas y a una mejor captación de portadores de carga.
Esto se traduce en una mayor eficiencia, especialmente en condiciones de alta temperatura en las que las células tradicionales pueden sufrir caídas de eficiencia.
Las células solares PERT son totalmente difusas, lo que significa que tanto la cara frontal como la posterior han sido tratadas para optimizar la difusión de dopantes como el boro o el fósforo. Esto encarece su producción frente a las células PERC y limita su adopción en el mercado. Sin embargo, ofrecen una mejor absorción de luz y mayor rendimiento, utilizándose en aplicaciones de alta eficiencia. Son precursoras de tecnologías avanzadas como TOPCon y SHJ.
El proceso de generación de electricidad en una célula PERT es el siguiente:
- La luz solar incide en la capa antirreflectante (ARC), que minimiza el reflejo y maximiza la absorción de fotones.
- La capa emisora n absorbe los fotones, generando pares electrón-hueco y creando un flujo de electricidad impulsado por un campo eléctrico.
- Los electrones atraviesan la capa de silicio tipo p, optimizada para reducir pérdidas por recombinación y mejorar el flujo de carga.
- La capa de pasivación trasera refleja los fotones no absorbidos y reduce la recombinación, manteniendo más electrones disponibles para la generación de corriente.
- Los electrones son recogidos en la superficie posterior totalmente difusa, diseñada para optimizar la pasivación y la recogida de carga, reduciendo pérdidas por recombinación y mejorando la eficiencia.
TOPCon
La tecnología TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) es una tecnología fotovoltaica avanzada de células solares tipo N que mejora la eficiencia de los paneles solares mediante la pasivación y el contacto posterior.
La innovación clave de esta tecnología sobre la PERC (la más similar) radica en la introducción de una fina capa de óxido de silicio (SiOx), que actúa de túnel, combinada con una capa de silicio policristalino altamente dopado. Esta combinación crea un contacto pasivado selectivo que reduce las pérdidas por recombinación y mejora la eficiencia de la célula.
Los paneles solares TOPCon pueden alcanzar eficiencias superiores al 23% a un precio muy similar los paneles PERC, lo que los hace muy competitivos en el mercado de paneles solares de alta eficiencia como los modelos Nova de FuturaSun o los Performance 7 de Sunpower como fabricantes más relevantes de este tipo de tecnología.
El funcionamiento de una célula TOPCon se describe a continuación:
- La luz solar incide en la célula solar, y la capa antirreflectante reduce la reflexión, permitiendo que más fotones penetren profundamente.
- Internamente, la capa de pasivación frontal reduce la recombinación de electrones y huecos, asegurando que más portadores de carga lleguen a las siguientes etapas sin perderse.
- Los fotones excitan electrones en la capa emisora de silicio dopado, creando pares electrón-hueco. Un campo eléctrico interno separa estos portadores de carga, empujando los electrones hacia la parte posterior de la célula.
- La capa de óxido túnel permite que los electrones pasen hacia la siguiente etapa, mientras se protege contra la recombinación.
- Los electrones son guiados a través de la capa de silicio policristalino dopado hacia los contactos metálicos, asegurando un flujo eficiente.
- La capa de pasivación trasera reduce aún más la recombinación, manteniendo la energía de los electrones mientras avanzan hacia la salida.
- Los electrones alcanzan el contacto metálico trasero y son transferidos al circuito externo, generando la corriente eléctrica.
BSF
BSF (Back Surface Field) o capa de superficie trasera, es una tecnología fotovoltaica utilizada en células solares convencionales, y en las PERC y PERT, para evitar las pérdidas por recombinación en la parte posterior de la célula. También se utilizan en células IBC aunque con modificaciones.
La recombinación se produce cuando los electrones y los huecos, generados por la luz solar, se recombinan antes de generar la corriente eléctrica, reduciendo así la eficiencia global del panel solar.
Esta capa (BSF) es de Aluminio, y durante el proceso de fabricación, esta capa de aluminio se calienta, lo que provoca su aleación con el sustrato de silicio. Esto forma una región tipo P muy dopada en la parte posterior de la célula. Por tanto, gracias a este fuerte dopado, la capa BSF funciona creando un campo eléctrico en la parte posterior de la célula solar, que repele (rebota) los portadores de carga (electrones y huecos) hacia la parte frontal de la célula, minimizando las pérdidas por recombinación.
IBC
Los paneles solares con tecnología de células solares IBC (Interdigitated Back Contact) representan una tecnología fotovoltaica avanzada en la que tanto los contactos positivos como los negativos de las células están situados en la parte posterior, en lugar de en la parte frontal como en el resto de paneles.
La arquitectura IBC elimina la necesidad de contactos metálicos en la parte frontal, lo que permite que una mayor parte de la superficie de la célula esté expuesta a la luz solar, aumentando así la eficiencia.
Al eliminar el efecto de sombreado provocado por los contactos frontales, las células IBC pueden alcanzar mayores potencias que las células solares convencionales. Además, el diseño interdigitado optimiza el flujo de corriente eléctrica, reduciendo las pérdidas resistivas y mejorando el rendimiento general.
La producción de células IBC es más compleja y requiere procesos de fabricación de alta precisión de mayor coste en comparación con otros tipos de células solares como las PERC o las TOPCon. Sin embargo, el aumento de la eficiencia, que puede alcanzar el 23-25%, hace que los paneles IBC sean ideales para aplicaciones en las que se necesite el máximo de potencia en un espacio reducido o limitado.
La tecnología IBC también se utiliza en paneles solares premium como los Zebra de FuturaSun o los Maxeon de SunPower, donde el rendimiento se prioriza sobre el coste.
La tecnología IBC se utilizan en paneles solares de gama alta por su alta eficiencia, rendimiento, vida útil prolongada y estética. Su fabricación es compleja para evitar problemas como las "roturas de unión" en la unión p-n, que pueden causar excesos de recombinación y corrientes de fuga.
El funcionamiento de un panel solar IBC empieza cuando la luz solar incide sobre la superficie de la célula.
Primero, atraviesa el revestimiento antirreflectante, que maximiza la entrada de fotones.
Segundo, la luz pasa por una capa de pasivación que reduce la recombinación y minimiza las pérdidas de energía, permitiendo que los fotones alcancen la capa de silicio tipo n.
Tercero, en el silicio n, los fotones excitan electrones, creando pares electrón-hueco. El campo eléctrico p-n, generado por la capa emisora y el silicio n, separa estos pares, dirigiendo los electrones hacia la parte inferior y los huecos hacia la parte superior de la célula. Algunos fotones que penetran más profundamente son reflejados por la capa de campo de superficie posterior, que también previene la recombinación.
Cuarto, al acercarse a la parte posterior de la célula, los electrones pasan por otra capa de pasivación que reduce la recombinación antes de llegar a los contactos posteriores interdigitados. Los electrones son recogidos por los contactos negativos, mientras que los huecos son capturados por los contactos positivos, completando el circuito y generando corriente eléctrica.
Quinto, la absorción de luz se optimiza en las células IBC eliminando los contactos frontales, permitiendo un mejor flujo de electrones a través de un circuito externo.
Media célula
La tecnología de media célula (half-cell) es un diseño de panel solar que consiste en dividir las células solares tradicionales en dos mitades iguales. En lugar de utilizar células de tamaño completo, éstas se cortan por la mitad, lo que duplica el número de células de un panel manteniendo el mismo tamaño total.
Por ejemplo, un panel de 60 células se transforma en un panel de 120 medias células (o células partidas). El diseño de media célula mejora el rendimiento porque reduce las pérdidas resistivas dentro de las células. Cuando una célula solar se reduce a la mitad, su corriente también se reduce a la mitad, con lo que se reducen las pérdidas resistivas (R = V / I ) a medida que la corriente circula por el panel. Esta mejora se traduce en una mayor potencia de salida y una mejor eficiencia en situaciones en las que el sombreado o la suciedad afectan al rendimiento.
El diseño de los paneles de media célula suele dividir el panel en dos secciones, cada una con sus propios circuitos y sus propios diodos de corte. Esto hace que el sombreado o los daños en una sección tengan menos impacto en el rendimiento general del panel en comparación con los diseños de paneles convencionales.
La menor corriente también reduce la generación de calor dentro del panel, lo que contribuye a mejorar la vida útil y el rendimiento en ubicaciones de altas temperaturas.
La tecnología de media célula está muy extendida en el sector solar porque permite aumentar la eficiencia de los paneles sin incrementar los costes de producción, lo que la convierte en la tecnología más utilizada en instalaciones solares residenciales y comerciales.
Shingled
La tecnología solar “shingled” consiste en colocar las células solares parcialmente superpuestas en forma de teja, como las tejas de un tejado. En el diseño shingled, las células solares individuales se cortan en tiras estrechas y se conectan mediante adhesivos y/o conductores.
Las tiras se solapan ligeramente, reduciendo los huecos entre células y aumentando así la superficie activa expuesta a la luz solar del panel solar. Al eliminar las barras colectoras tradicionales, que ocupan mucho espacio, y al utilizar una conexión adhesiva o por ribbons, la tecnología shingled optimiza la superficie del panel para captar mejor la luz y aumentar la eficiencia.
La tecnología shingled destaca por su mayor rendimiento en condiciones de sombreado parcial, ya que su configuración de células solapadas distribuye mejor el flujo de corriente, reduciendo el impacto del sombreado en comparación con los diseños convencionales.
Las placas solares shingled son populares en aplicaciones residenciales y comerciales por su alta eficiencia, estética atractiva y resistencia al sombreado parcial, aunque su fabricación es más costosa y compleja. Ejemplos incluyen los paneles REC con tecnología "gapless", IBC Zebra de FuturaSun, y Performance de SunPower.
MBB (multi busbar)
La tecnología de barras conductoras (bus bars) múltiples (MBB) en los paneles solares consiste en aumentar el número de barras conductoras en la superficie de las células solares, mejorando la eficiencia, fiabilidad y estética de los paneles solares.
Tradicionalmente, los paneles solares utilizaban 3, 4 ó 5 barras conductoras. Sin embargo, la tecnología MBB que se utiliza actualmente tiene un mayor número de barras conductoras, de 9 a 12 o más. Estas barras colectoras son más finas y están repartidas sobre la superficie de las células solares.
La tecnología MBB reduce la anchura de las barras colectoras, que sombrean menos superficie de la célula. Esto permite que llegue más luz solar a la zona activa de la célula, aumentando su eficiencia.
El mayor número de barras reduce la distancia que debe recorrer la electricidad dentro de la célula. Esta reducción de la distancia minimiza las pérdidas por resistencia interna, garantizando que una mayor parte de la energía generada se capte y utilice de forma eficiente. Como resultado, el rendimiento global del panel solar mejora, proporcionando más energía a partir de la misma cantidad de luz solar.
La tecnología MBB mejora la fiabilidad de los paneles solares. Con más barras colectoras, aunque una se dañe o falle, el impacto en el rendimiento del panel se reduce al mínimo porque hay otras disponibles. Esto hace que los paneles sean más duraderos y fiables a lo largo del tiempo.
Thin Film
La tecnología thin film (capa fina) aplicada a paneles solares aporta flexibilidad al panel. La eficiencia de esta tecnología es baja comparada con otras existentes y sus versiones son por lo general en silicio amorfo (a-Si), Teluro de Cadmio (CdTe) y CIGS (Diseleniuro de cobre, indio y galio).
El funcionamiento de una célula thin film es el siguiente:
Cuando la luz solar incide en una célula solar de capa fina a-Si, los fotones atraviesan la capa de óxido conductor transparente (TCO), que actúa como contacto eléctrico frontal. Los fotones alcanzan la capa de silicio amorfo de tipo p, dopada con boro, que contribuye al campo eléctrico p-i-n, pero absorbe pocos fotones.
La mayoría de los fotones pasan a la capa intrínseca (i) de silicio amorfo, donde se absorben y excitan electrones, generando pares electrón-hueco. El campo eléctrico separa los portadores: los electrones se mueven hacia la capa n, rica en electrones por el dopado con fósforo, mientras los huecos se dirigen hacia la capa p.
Los electrones excitados alcanzan la capa n, desde donde se recogen y dirigen al contacto posterior, generando corriente eléctrica. Los fotones no absorbidos inicialmente se reflejan en la capa reflectora posterior (BSF) para un segundo intento de absorción, mejorando la eficiencia de la célula. La corriente generada fluye hacia el circuito externo a través del contacto posterior.
Multiunión
Una célula solar multiunión es un dispositivo fotovoltaico avanzado diseñado para captar una gama más amplia del espectro solar apilando varias capas de semiconductores, cada una de ellas diseñada para absorber diferentes longitudes de onda de la luz.
A diferencia de las células convencionales de una sola unión (limitadas por el límite teórico de Scholkley Queisser), las células multiunión presentan varias capas, o uniones, que trabajan juntas para maximizar la eficiencia de conversión de la energía. Las células solares multiunión se utilizan principalmente en aplicaciones de alto rendimiento, como las misiones espaciales, satélites y la sistemas fotovoltaicos de concentración, porque alcanzan eficiencias mucho mayores que las células tradicionales de silicio al aprovechar una gama más amplia de energía de los fotones.
El funcionamiento de una célula solar multiunión, se indica a continuación.
En una célula solar multiunión, la luz solar entra a través de una capa antirreflectante de nitruro de silicio (SiNx), que minimiza la reflexión. Los fotones pasan luego a través de varias capas, cada una diseñada para absorber un rango específico de longitudes de onda:
- Unión superior (GaInP): Absorbe luz azul y violeta de alta energía, que genera pares electrón-hueco y corriente eléctrica.
- Unión intermedia (GaAs): Captura fotones de luz verde y amarilla, produciendo más pares electrón-hueco y corriente.
- Unión inferior (Ge): Absorbe la luz roja e infrarroja, de menor energía, generando mayor cantidad de pares electrón-hueco.
Los electrones generados viajan a través de uniones túnel dopadas, que permiten un flujo continuo sin pérdida significativa de energía, hasta el contacto posterior, donde se recogen como energía eléctrica.
HJT y HIT
Las células solares de heterounión con capa fina intrínseca (HJT y HIT) combinan las mejores características de las tecnologías de silicio cristalino (c-Si) y la de capa fina formando una célula tandem.
Las células HJT constan de una oblea de silicio cristalino intercalada entre finas capas de silicio amorfo. Este diseño único da como resultado una mayor eficiencia y una menor degradación en comparación con las células convencionales. El mayor exponente de paneles solares HJT del mercado fotovoltaico actual es el fabricante REC.
Las células HIT son fundamentalmente la misma tecnología solo que las HIT fueron desarrolladas por Panasonic con ligeras modificaciones.
El enfoque híbrido de los paneles solares HJT permite mejorar el rendimiento, sobre todo en términos de coeficiente de temperatura y ganancia bifacial.
Cuando la luz solar incide sobre una célula HJT o HIT, atraviesa primero un revestimiento antirreflectante de nitruro de silicio (SiNx), que minimiza la reflexión y permite que los fotones penetren en la célula. Seguidamente, pasa por una capa de óxido conductor transparente (TCO), que actúa como contacto eléctrico y permite el paso de la luz.
La luz alcanza el emisor de silicio amorfo dopado con P, que separa los electrones de los huecos. La oblea de silicio cristalino tipo n, ubicada debajo, es donde se generan la mayoría de los pares electrón-hueco. Los electrones son recogidos eficazmente por la alta movilidad en la oblea.
Los electrones continúan su trayecto hacia la parte posterior, donde una capa de silicio amorfo pasiva la superficie, reduciendo las pérdidas por recombinación. Luego, los electrones son recogidos por una capa posterior de TCO y son transportados al contacto metálico trasero de aluminio, dirigiendo la corriente al circuito externo.
Tandem
Las células solares en tándem son tecnologías fotovoltaicas avanzadas diseñadas para mejorar la eficiencia de la conversión de la energía solar apilando varias capas de semiconductores con diferentes bandgaps (bandas prohibidas en semiconductores), similar a las HJT y multiunión.
Al aprovechar un espectro más amplio de luz solar, estas células pueden convertir más energía en electricidad que las tradicionales de una sola unión. Las células en tándem suelen combinar dos o más subcélulas fabricadas con materiales diferentes, cada una optimizada para absorber distintas porciones del espectro solar.
El funcionamiento de una célula solar en tándem es el siguiente:
- La luz solar atraviesa la capa antirreflectante (SiNx o TiO2) que minimiza la reflexión y maximiza la absorción de fotones.
- Los fotones de alta energía son absorbidos por la célula superior (perovskita o GaAs), excitando electrones y creando pares electrón-hueco.
- Los electrones fluyen hacia la célula inferior a través de la unión en túnel (GaAs o InP), que actúa como puente para mantener la eficiencia.
- Los fotones de menor energía son absorbidos por la célula inferior (c-Si o Ge), generando más pares electrón-hueco.
- La capa BSF (aluminio o silicio dopado) refleja los electrones perdidos por recombinación, asegurando su contribución a la corriente.
- Los electrones se recogen en la capa de contacto posterior (aluminio o plata) y se canalizan hacia un circuito externo para generar electricidad.
Paneles bifaciales
Los paneles solares bifaciales están compuestos por células solares con tecnología bifacial y están diseñadas para captar la luz solar tanto por delante como por detrás, lo que aumenta significativamente su rendimiento y eficiencia energética en comparación con las células monofaciales tradicionales.
Esta doble exposición permite a las células bifaciales absorber no sólo la luz solar directa, sino también la luz reflejada del suelo u otras superficies, lo que se conoce como albedo.
El factor de bifacialidad, que representa la eficiencia de la cara posterior en relación con la cara anterior de las células solares bifaciales, varía en función de la tecnología utilizada en la célula que incorpora el panel solar. Cuanto mayor sea el factor de bifacialidad, más eficiente será la célula a la hora de convertir la luz reflejada en electricidad, lo que hace que tecnologías como la HJT sean especialmente destacadas para aplicaciones bifaciales.
El factor de bifacialidad de las tecnologías fotovoltaicas más utilizadas se resume en la siguiente lista:
- PERC: Esta tecnología tiene un factor de bifacialidad del 70% - 80%. La eficiencia de una célula PERC cuando se aprovecha su factor de bifacialidad puede llegar al 20-23%.
- TOPCon: La tecnología TOPCon tiene un factor de bifacialidad del 75% - 85%. Una célula TOPCon tiene una eficiencia del 22% al 25% cuando se utiliza su bifacialidad.
- HJT: La tecnología HJT tiene un factor de bifacialidad del 90% - 95%. Una célula HJT tiene una eficiencia del 24% al 27% cuando se aprovecha su bifacialidad.
- IBC : La tecnología IBC tiene un factor de bifacialidad del 60% - 75%. Una célula IBC tiene una eficiencia del 23% al 26% con bifacialidad.
El funcionamiento de un panel solar bifacial está descrito a continuación.
Cuando la luz solar incide sobre una placa solar bifacial, los fotones atraviesan una capa antirreflectante en la cara frontal y pasan por el cristal frontal y el material encapsulante, que protegen la célula mientras permiten el paso de la luz.
En la capa emisora frontal, los fotones excitan los electrones, generando pares electrón-hueco. Los electrones se desplazan hacia la capa base de silicio debido al campo eléctrico entre el emisor y la base, generando una corriente eléctrica.
La cara posterior de la célula también capta fotones reflejados, que atraviesan el ARC trasero y el encapsulante, generando más electrones. Estos electrones son recogidos por la rejilla de contacto posterior y se suman al flujo de la cara frontal, mejorando la eficiencia del panel. Los electrones se canalizan hacia el circuito externo para generar electricidad en forma de corriente continua.
Tecnologías emergentes
Además de las tecnologías fotovoltaicas analizadas, la industria fotovoltaica continúa desarrollando nuevas tecnologías emergentes que marcarán el futuro del sector de los paneles solares. Algunas de estas tecnologías emergentes se resumen en la siguiente lista:
- Células solares de perovskita: Alta eficiencia, potencial de bajo coste, aplicaciones flexibles.
- Células solares Graetzel (sensibilizadas con colorantes): Imitan la fotosíntesis, son baratas y semitransparentes.
- Células solares de puntos cuánticos: Utilizan puntos cuánticos para absorber la luz, tienen potencial de alta eficiencia.
- Fotovoltaica orgánica (OPV): Ligera, flexible, utiliza moléculas orgánicas o polímeros.
- Células solares de nanotubos de carbono: Utiliza nanotubos de carbono, potencial de alta eficiencia y flexibilidad.
- Células solares en tándem: Combina varias capas para captar un espectro de luz más amplio, mayor eficiencia.
- Sulfuro de cobre, zinc y estaño (CZTS): Tecnología de capa fina, materiales abundantes, menor coste.
