Sundrive reveló en septiembre de 2021 que había logrado un récord de eficiencia de conversión de energía del 25,54% para una célula solar de heterounión sin plata. Ahora, en un nuevo artículo que se ha publicado recientemente en Progress in Photovoltaics, los científicos de Sundrive y Maxwell describen las innovaciones tecnológicas que lo han hecho posible.
En su momento, la empresa australiana dijo que los resultados, certificados por el Instituto de Investigación de la Energía Solar (ISFH) de Alemania, representaban la mayor eficiencia jamás registrada para una célula solar de heterounión de silicio (HJT) de tamaño comercial. Señaló que utilizó procesos de producción a gran escala proporcionados por el fabricante de equipos Maxwell Technologies, con sede en China.
«En este trabajo, compartimos algunos de nuestros avances recientes sobre las células solares HIT, entre ellos el uso de óxido de indio dopado con elementos de metales de transición (IMO), el de películas de óxido de silicio nanocristalino hidrogenado (nc-SiOx:H) y el chapado de cobred (Cu)», declaró el investigador Cao Yu a pv magazine. «Las películas IMO y nc-SiOx:H ya se han utilizado en la línea de producción de nuestro cliente, mientras que el revestimiento de Cu no».
Los investigadores afirmaron que las películas IMO utilizadas para la célula solar tienen un bandgap más grande, una mayor movilidad de portadores y una menor concentración de portadores que las películas comunes de óxido de indio y estaño (ITO). Utilizaron películas de OMI con un bandgap óptico de unos 3,88 eV y una alta movilidad de hasta 83,2 cm2/V por segundo para construir películas finas de TCO que luego depositaron en la célula mediante el método de pulverización por magnetrón de corriente continua (DC) a temperatura ambiente.
El grupo de investigación utilizó las películas de nc-SiOx:H, que tienen un bajo coeficiente de absorción, para mejorar la densidad de cortocircuito de la célula. Depositaron estas películas mediante la deposición química en fase de vapor mejorada por plasma (PECVD) con excitación de muy alta frecuencia (VHF). «VHF-PECVD puede utilizarse para fabricar de forma eficiente capas de nc-SiOx :H con un grosor de unos 20 nm, manteniendo una alta calidad de pasivación en la producción industrial en masa», dijeron.
Para el revestimiento de Cu, los académicos dijeron que formaron las rejillas de Cu de la superficie utilizando el proceso de metalización propio de Sundrive Solar. Este último incluye un paso de formación de la máscara y el chapado horizontal de la rejilla metálica a partir de un electrolito de chapado de Cu ácido. Añadieron que la anchura de las aberturas de los dedos en la máscara formada era de unos 20 μm.
Para la fabricación de la célula solar, con una superficie de 274,5 cm2, los científicos utilizaron una oblea de silicio Czochralski (CZ) de tipo n proporcionada por el fabricante chino Longi. Las obleas tienen un grosor de 150 μm y una resistividad de 1 Ωcm. Utilizaron un tratamiento de la oblea mediante un proceso químico húmedo que incluía la eliminación de los daños causados por la sierra, el texturizado y la limpieza.
«Aproximadamente, se depositaron capas de 16 nm de nc-SiOx:H(n) (o 6 nm de a-Si:H(n)) y 8 nm de a-Si:H(p) como capas selectivas de portadores en las superficies delantera y trasera, respectivamente», dijeron. «A continuación, se pulverizaron películas de TCO de unos 80 nm en ambas superficies de la oblea. Por último, se crearon contactos de rejilla metálica (pasta de Ag o Cu chapado) en cada una de las superficies».
Medida en condiciones de iluminación estándar, la célula no sólo mostró la eficiencia récord mencionada, sino también una notable corriente de cortocircuito de 40,24 mA por centímetro cuadrado.
«Estos resultados demuestran la viabilidad de una alta eficiencia y, lo que es más importante, de una producción en masa sostenible y de bajo coste de las células solares SHJ», afirmó el grupo de investigación.
Yu señaló que los costes de producción de los módulos solares HIT son muy parecidos a los de los módulos PERC.
«Eso significa que el coste de producción de las células HIT es un poco más alto que el de las células PERC», añadió Yu. «Pero creo que aún queda mucho por hacer para reducir aún más el coste de las células solares HIT».
Más recientemente, Sundrive dijo que había logrado un resultado de eficiencia del 26,41% en una célula solar de heterounión de silicio (HJT) de tamaño completo con su tecnología basada en el cobre. La mejora de la célula HJT, con una superficie total de 274,3 centímetros cuadrados (tamaño M6), se ha observado en los tres parámetros clave de rendimiento, como la tensión de circuito abierto (Voc), la corriente de cortocircuito (Isc) y el factor de llenado (FF).
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