Los paneles solares más potentes en 2024 - Material Eléctrico
Este considerable aumento de la potencia se debe, sobre todo, al incremento de la eficiencia gracias a numerosas innovaciones, que he descrito ...
TOPCon
Este considerable aumento de la potencia se debe, sobre todo, al incremento de la eficiencia gracias a numerosas innovaciones, que he descrito en varios artículos publicados en este blog y que están basados principalmente en tecnología de células <anchor>TOPCon</anchor> y Half Cut Cells, con algunos fabricantes que emplean células IBC.
Células solares más eficientes, TOPcon y HJT
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# Las células solares de silicio más eficientes: TOPcon y HJT

[![](https://material-electrico.cdecomunicacion.es/wp-content/uploads/2022/09/ignacio-martil.jpg)Por Ignacio Mártil](https://material-electrico.cdecomunicacion.es/author/ignacio-martil "Todas las noticias de Ignacio Mártil")

11/04/2023 •[Opinión](https://material-electrico.cdecomunicacion.es/opinion)•[Ignacio Mártil](https://material-electrico.cdecomunicacion.es/author/ignacio-martil "Ver todas las entradas de Ignacio Mártil")

En el post anterior describí las **[células solares PERC](https://material-electrico.cdecomunicacion.es/opinion/ignacio-martil/2023/03/06/celulas-solares-perc-las-dominantes-del-mercado)**, hegemónicas en los paneles más eficientes en la actualidad. En este texto describo algunas de las **[tecnologías alternativas](https://www.seraphim-energy.com/topcon-solar-module/)** más eficientes que ya son comerciales.

![Célula solar de silicio TOPcon](https://material-electrico.cdecomunicacion.es/wp-content/uploads/2023/04/celula-solar-silicio-topcon-1140x641.jpg)Célula solar TOPcon.

## Células solares TOPcon

Cabe recordar que la idea de esta estructura se debe al instituto de investigación **[Fraunhofer ISE](https://www.ise.fraunhofer.de/en/research-projects/topcon.html)**. Una célula **[TOPcon](https://solaranalytica.com/topcon-solar-cell-technology/)** ( **_[Tunnel Oxide Passivated contact](https://www.solarpowerworldonline.com/2022/04/what-is-topcon-solar-panel-technology/)_**, contacto trasero pasivado con capa túnel) es una célula PERC con una estructura de pasivación de la superficie trasera de la célula más elaborada que en estas últimas.

![Estructura completa de una célula solar TOPcon](data:image/svg+xml,%3Csvg%20xmlns='http://www.w3.org/2000/svg'%20viewBox='0%200%20850%20480'%3E%3C/svg%3E)Estructura completa de una célula TOPcon, con el detalle de las distintas capas que la componen. Los espesores no están a escala. La parte más gruesa del dispositivo corresponde al sustrato de silicio ( _~_ 150 μm). El resto de capas están todas en el orden de los nanómetros. Las flechas ilustran el sentido de la corriente que atraviesa la capa roja por efecto túnel.

La parte superior de una célula TOPcon es similar a la PERC: una capa anti reflectante depositada sobre una superficie de silicio texturizada. La novedad está en el contacto trasero. Normalmente, una célula solar PERC se puede “convertir” en una célula solar TOPcon, con una capa muy fina adicional de SiO2 (1-3 nm) y una capa de silicio policristalino (poli-Si) dopada fuertemente n, ambas situadas en ese contacto, tal y como muestra la figura anterior.

La capa ultrafina de SiO2 actúa como capa de pasivación superficial entre la superficie posterior de Si y el contacto posterior, que ahora es la capa de poli-Si. Además, el SiO2 también debe ser lo suficientemente delgado como para que la corriente generada en el silicio pueda atravesarla mediante **_[efecto túnel](https://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_t%C3%BAnel)_**, un **proceso de naturaleza cuántica**, sin equivalente en el mundo ordinario, que no describiré aquí.

En la siguiente imagen se muestra un **[corte transversal](https://www.ise.fraunhofer.de/en/research-projects/topcon.html)** de una célula TOPcon, con el detalle de las capas que componen la zona frontal ( **[similar al de una célula PERC](https://www.kschan.com/what-is-a-topcon-solar-cell/)**) y trasera:

![Célula TOPcon sección transversal](data:image/svg+xml,%3Csvg%20xmlns='http://www.w3.org/2000/svg'%20viewBox='0%200%20850%20480'%3E%3C/svg%3E)Sección transversal de una célula TOPcon. La cara frontal, texturizada, tiene una capa antirreflectante formada por diversos aislantes (Al2O3/SiNx/MgF2). En una célula comercial, solo se utiliza el SiNx. En la estructura de la imagen, el contacto metálico frontal es una multicapa de Ti/Pd/Ag. En las células comerciales, suele ser de Al/Ag

## Células solares HJT

En primer lugar, la célula solar de **heterounión de silicio** ( **HJT, _Hetero Junction Technology_**) consta de una oblea de silicio cristalino (tipo n) sobre el que se depositan dos capas muy delgadas de silicio amorfo (a-Si:H) en ambas caras. Ello confiere a la célula una naturaleza **[bifacial](https://ae-solar.com/heterojunction-modules/)**. La zona monocristalina del dispositivo se encarga de absorber la radiación (al igual que en las células PERC y TOPcon) y las capas de silicio amorfo pasivan muy eficazmente ambas superficies del silicio cristalino. Se mejora así la eficiencia del dispositivo.

En las células HJT, el silicio es más delgado que en las otras tecnologías (~120 μm frente a ~150‒180 μm). Estas células tienen un coeficiente de temperatura más bajo (casi la mitad de las células PERC). Todos estos factores unidos hacen que **[los módulos basados en células HJT](https://www.sunlitfuture.in/silicon-hetrojunction-hjt-modules-from-waaree/)** tengan un índice de degradación a lo largo de su vida útil bastante reducido. Después de las **células IBC** (que analizaré en el siguiente _post_ de este blog), las células **[HJT](https://www.kanekaenergysolutions.com/what-is-heterojunction-technology-hjt-in-the-solar-industry/)** son las más eficientes del momento.

![Célula solar HJT, vista lateral](data:image/svg+xml,%3Csvg%20xmlns='http://www.w3.org/2000/svg'%20viewBox='0%200%201140%20641'%3E%3C/svg%3E)Vista lateral de una célula HJT. Se aprecia como la capa de Si cristalino está “embutida” entre dos capas de a-Si:H (de tipo p en el contacto frontal, de tipo n en el trasero), que pasivan eficazmente ambas superficies del c-Si. La imagen ilustra el carácter bifacial de las células HJT.

El concepto de célula HJT fue desarrollado por **[Sanyo Electric Co.](https://en.wikipedia.org/wiki/Sanyo)** en la década de 1980 (Sanyo fue adquirida por **[Panasonic en 2009](https://archive.nytimes.com/dealbook.nytimes.com/2009/12/10/panasonic-acquires-majority-of-sanyo/)**). Sanyo fue la primera empresa en producir comercialmente células solares de silicio amorfo (a-Si). Esta tecnología, muy común en las calculadoras de bolsillo de aquellos años, tiene una baja eficiencia de conversión (la mayor eficiencia registrada para a-Si es del 13,6 %). Así que Sanyo decidió utilizar su experiencia con este tipo de células para incorporarlas en silicio cristalino (c-Si). El componente c-Si aportaba una mayor estabilidad de la eficiencia, mientras que la parte a-Si permite una correcta pasivación de la superficie del c-Si, como ya se ha dicho.

Sanyo comercializó sus módulos HJT bajo la denominación **[HIT](https://www.solarpowerworldonline.com/2019/11/what-are-heterojunction-technology-hjt-solar-panels/)** ( _Heterojunction with Intrinsic Thin layer_, heterounión con una capa delgada de material intrínseco. Hace referencia a las capas de pasivación superior e inferior mostradas en la imagen anterior). Esta denominación sigue siendo utilizada por Panasonic hoy en día. Los primeros módulos HIT, lanzados en 1997, tenían una eficiencia del 14,4 % y producían 170 W. Este tipo de células tuvieron el **[récord mundial de eficiencia](https://news.panasonic.com/global/press/en140410-4)** durante varios años.

En el próximo _post_ veremos las peculiaridades de las células más eficientes y complejas: las IBC ( _Interdigitated Back Contact_, células de contacto trasero interdigitado).

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## Ignacio Mártil

Soy Doctor en Física (1982) y Catedrático de Universidad (2007) en el área de Electrónica. Realizo mi actividad investigadora en la Universidad Complutense de Madrid, de carácter marcadamente experimental, en el campo de la física de los semiconductores. Soy especialista en propiedades eléctricas y ópticas de estos materiales, así como en dispositivos electrónicos y opto-electrónicos basados en ellos, siendo mi principal objetivo en la actualidad el estudio de conceptos avanzados en células solares.

Mi trabajo científico se concreta en los siguientes indicadores principales: soy co-autor de más de 150 artículos científicos publicados en revistas de alto impacto de ámbito internacional; he presentado cerca de 100 ponencias en congresos internacionales; he participado y participo, como Investigador Principal o como miembro del equipo investigador, en 22 proyectos de investigación financiados con fondos públicos en concurrencia competitiva; he dirigido 7 Tesis Doctorales; finalmente, soy evaluador de publicaciones (“referee”) de 15 revistas científicas internacionales.

Soy miembro de la Real Sociedad Española de Física y realizo un intensa labor divulgativa mediante mi [blog personal](http://blogs.publico.es/ignacio-martil/) "Un poco de Ciencia, por favor", que se encuentra alojado en el diario Público.

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