Font: thesolarnerd.com
L’eficiència del panell solar es refereix a la quantitat de llum que un panell solar converteix en electricitat. Com més gran sigui l’eficiència, més electricitat obtindreu del panell per a la mateixa quantitat de llum. Pot ser una característica molt important per a un desplegament al terrat amb un espai limitat.
Amb els anys, els fabricants han augmentat l'eficàcia en la mesura que els fabricants continuen trobant maneres de polsar més electricitat amb la mateixa llum solar. Però, a mesura que s’assoleixen els límits de cada tecnologia, els científics i els enginyers han d’introduir-se en la seva borsa de trucs per trobar noves maneres de mantenir l’eficiència creixent.
Una de les últimes tecnologies que està entrant al mercat dels panells solars de consum són les cèl·lules solars d’heterojunció. Si bé Panasonic ha mantingut aquesta tecnologia des de fa uns quants anys amb els seus panells HIT, les patents sobre tecnologia d’heterojunció han caducat el 2010 i molts fabricants comencen a desplegar-la en els seus productes.
Què és l’heterojunció solar
Les cèl·lules solars d’heterojunció combinen dues tecnologies diferents en una sola cèl·lula: una cèl·lula de silici cristal·lina entre entre dues capes de silici amorfós de “pel·lícula fina”. Usades conjuntament, aquestes tecnologies permeten obtenir més energia en comparació amb l'ús de qualsevol tecnologia.
El tipus més comú de plaques solars està fabricat amb silici cristal·lí, ja sigui monocristal·lí o policristalí. Els cristalls de silici es conreen en blocs i després es tallen en làmines fines, sovint utilitzant una serra de filferro de diamant, per formar cèl·lules individuals.
Un tipus menys comú de cèl·lula fotovoltaica és el film prim, que està fabricat amb diversos materials, un dels quals és el silici amorf. A diferència del silici cristal·lí, el silici amorf no té una estructura cristal·lina regular. En canvi, els àtoms de silici s’ordenen aleatòriament. Per a la fabricació, això significa que es pot dipositar silici amorf sobre una superfície, un procés més senzill i menys costós que el cultiu i el tall de cristalls de silici.
Per si mateix, el silici amorf és menys eficient per convertir la llum del sol en electricitat. Tanmateix, té l’avantatge d’una fabricació menys costosa. Aquests avantatges són un menor cost i flexibilitat en el tipus de materials sobre els quals es pot dipositar el silici amorf.
Amb cèl·lules solars d’heterojunció, una oblia de silici cristal·lina convencional té silici amorfós dipositat a les seves superfícies frontals i posteriors. Es produeix un parell de capes de pel·lícula solar solar que absorbeixen fotons addicionals que d’altra banda no serien capturats per l’hòstia mitjana de silici cristal·lina.
Diagrama d’una cèl·lula d’heterojunció
Com augmenta l’eficiència de les cèl·lules solars d’heterojunció
Una cèl·lula solar està formada per un material prim que capta una fracció de llum solar que la colpeja. No és del tot opac, però. Alguna llum del sol passarà directament a través de la cèl·lula i d'altres també rebotaran a la superfície.
La tecnologia solar d’Heterojunction s’aprofita mitjançant la construcció d’un panell solar de tres capes diferents de material fotovoltaic. La capa mitjana de silici monocristal·lí fa la major part del treball de convertir la llum del sol en electricitat.
Hi ha una capa superior de silici amorfós de pel·lícula fina que capta una mica de llum solar abans que arribi a la capa cristal·lina, i també agafi una mica de llum solar que reflecteix les capes de sota. És molt prim, de manera que passa molta llum del sol. Però tot i així, genera prou electricitat addicional per fer que el cost afegit valgui la pena.
A la part posterior del silici cristal·lí hi ha una altra capa de pel·lícula fina. Capta la llum del sol que passa per les dues primeres capes. Si el plafó és un disseny vidre sobre vidre amb un tauler posterior transparent, aquesta capa posterior de pel·lícula fina aportarà una quantitat important d’electricitat a causa de la llum solar reflectida a terra.
Si es construeix un panell a partir d’un sandvitx de tres capes fotovoltaiques diferents, un panell solar d’heterojunció pot assolir eficàcies del 21% o superior. Això és comparable als panells que utilitzen diferents tecnologies per aconseguir altes prestacions.
Avantatges de l’heterojunció solar
Els principals avantatges de les cèl·lules solars d’heterojunció respecte a les cèl·lules convencionals de silici cristal·lí són:
Major eficiència
Cost potencialment inferior en comparació amb altres tecnologies que es fan servir per millorar el rendiment, com ara el PERC
Menor coeficient de temperatura (rendiment millorat en temperatures altes)
L’eficiència dels panells d’heterojunció actualment existents al mercat oscil·la entre el 19,9% i el 21,7% amb els nous panells HJT de REC Solar. Tot i que no és el més alt del mercat, l’actual campió són les cèl·lules Maxeon que ofereix SunPower, que arriben fins al 22,7% d’eficiència, és una millora significativa respecte a les cèl·lules monocristallines convencionals.
A més, les altres tecnologies utilitzades pels fabricants per assolir eficiències molt elevades poden ser més costoses. Per exemple, les cèl·lules Maxeon de SunPower utilitzen un gruix de bloc de coure a la part posterior de cada cèl·lula. Tot i que aquest enfocament ajuda a les cèl·lules de Maxeon a ser les cèl·lules més eficients actualment al mercat, el fet que utilitzeu molt de coure no és barat.
En comparació, el silici amorf és una tecnologia relativament barata. Si bé aquest tipus de pel·lícula solar no és tan eficient com el silici cristal·lí, es beneficia d’una fabricació relativament senzilla. En requerir menys passos de fabricació que altres tecnologies, els panells d’heterojunció poden ser rendibles que altres tipus.
Finalment, els panells HJT poden tenir un avantatge quan es tracta d’un rendiment a temperatures elevades. Les plaques solars són menys efectives en temperatures altes. Es tracta d’un fenomen molt conegut: de fet, el rendiment de la temperatura apareix a la fitxa de dades de qualsevol placa solar. Cerqueu les xifres de coeficients de temperatura i les potències de PTC, NOCT o CEC .
Tanmateix, un avantatge del solar de pel·lícula fina és que té un coeficient de temperatura millor que el silici cristal·lí. Això significa que les altes temperatures tenen un impacte menor que el silici monocristal·lí o policristal·lí convencional.
Amb dues capes de silici de pel·lícula fina, els panells d’heterojunció obtenen un avantatge respecte als panells solars convencionals a l’hora de mantenir un alt rendiment a mesura que la temperatura puja.
