Células solares tipo-n: ¿acabarán imponiéndose en la fabricación de placas solares?

La tendencia global indica que los paneles con células solares tipo-n acabarán haciéndose con el mercado internacional de fabricación de placas solares en un futuro no muy lejano.

La mayoría de las personas o empresas que deciden pasarse al autoconsumo fotovoltaico puede que no presten atención a si los paneles solares están hechos con células solares tipo-p o tipo-n. Hay cosas más importantes de las que preocuparse, como la calidad del panel, la fiabilidad del fabricante, la potencia o la solvencia técnica de la empresa instaladora.

Pero en caso de que te preguntes qué significan esas letras y cómo pueden afectar a la compra de paneles solares en el futuro, en este artículo te contamos en qué consisten las células tipo-n y qué las convierte en una tecnología que puede imponerse en la fabricación de paneles solares.

En Cambio Energético nos gusta compartir nuestra experiencia con la energía solar, para acercarte los pormenores de la tecnología que puede llevar tu autoconsumo un paso más allá. Si tienes alguna duda sobre cómo ahorrar con energía limpia, contacta con nosotros:

Y si eres más de lo audiovisual, puedes ver nuestro vídeo donde te explicamos las diferencias entre paneles solares con células tipo-n y paneles solares con células tipo-p:

¿Qué son las células solares tipo-n?

Una célula solar de silicio cristalino convencional es una oblea de silicio dopada con varios productos químicos para fomentar la producción de energía. Una célula solar de tipo-n consta de una capa delgada de silicio tipo-p (dopada con boro) sobre una capa de silicio de tipo-n mucho más gruesa (dopada con fósforo). Los contactos eléctricos se aplican a ambos lados.

El lado-p es el lado frontal que mira hacia el sol. Se le aplica un revestimiento antirreflectante, sobre el cual se pega un adhesivo transparente (por ejemplo, EVA) que sujeta la capa de vidrio protectora frontal.

¿Qué diferencia las células solares tipo-n de las tipo-p?

Si bien comparten un mismo proceso de fabricación y el mismo silicio, la principal diferencia entre las células solares de tipo-p y las de tipo-n está en la cantidad de electrones con los que cuentan. Una célula de tipo-p dopa su oblea de silicio con boro, que tiene un electrón menos que el silicio (lo que hace que la célula esté cargada positivamente). Una celda de tipo-n está dopada con fósforo, que tiene un electrón más que el silicio (lo que hace que la celda se cargue negativamente).

Actualmente, la mayoría de las células solares cristalinas son de tipo-p. Esto se debe al menor costo de producción de este tipo de células. Pero, en cuanto al rendimiento, las células solares de tipo-n pueden ofrecer una eficiencia mucho mayor en comparación con las células solares de tipo-p. Veamos las razones.

¿Por qué una célula tipo-n es más eficiente que la de tipo-p?

En primer lugar, el material de tipo-p tiene dopaje con boro (trivalente). En presencia de luz y oxígeno, el boro sufre alguna acción indeseable, lo que reduce la eficiencia de conversión. Esto se denomina degradación inducida por luz o LID (por sus siglas en inglés).

Para comprender la segunda razón, ten en cuenta que la luz solar libera un par de “agujeros” de electrones. Si esto tiene lugar en la región de tipo-n, los “huecos” son portadores minoritarios en esta región (de tipo-n). Un “agujero” mientras se desplaza podría llenarse absorbiendo uno de los electrones libres que son los portadores mayoritarios aquí. En este caso, la energía solar absorbida se perderá en forma de calor y solo calentará la celda. Nuestro objetivo es permitir que los “orificios” alcancen la región de agotamiento donde será barrido por el campo eléctrico hacia el material tipo-p, y luego hacia el ánodo.

En otras palabras, la longitud de difusión de los portadores minoritarios debe ser lo más larga posible para permitir una mejor eficiencia solar. En la célula de tipo-n, esta longitud de difusión de los portadores minoritarios es mayor que en las células de tipo-p, porque el tipo-n se ve menos afectado por las impurezas minoritarias. Dado que las células de tipo-n tienen una mejor longitud de difusión para sus portadores minoritarios, tienen una mejor eficiencia de conversión.

¿Acabarán imponiéndose las células de tipo-n?

Aunque la primera celda solar inventada por Bell Labs en 1954 fue de tipo-n, la estructura de tipo-p se volvió más dominante debido a la demanda de tecnologías solares en el espacio. Las células de tipo-p demostraron ser más resistentes a la radiación y la degradación espaciales. Dado que se realizaron tantas investigaciones en la tecnología solar relacionada con el espacio, era natural que el dominio de las células de tipo-p se filtrara al mercado solar residencial.

Pero, como decíamos, cada vez más fabricantes de energía solar están adoptando estructuras de tipo-n debido a sus beneficios adicionales. Dado que las células de tipo-n usan fósforo en lugar de boro, son inmunes a los defectos de boro-oxígeno, que causan una menor eficiencia y pureza en las estructuras de tipo-p. Las células de tipo-n son, como hemos visto, más eficientes y no se ven afectadas por la degradación inducida por la luz (LID).

Esta mayor eficiencia está impulsando a muchos fabricantes a invertir en I-D-i para conseguir una producción más rentable de células tipo-n. Y muestra de esta tendencia son las estimaciones del mercado mundial de diseño de células solares, en la que progresivamente las células tipo-n irán ganando cuota de mercado.

La Hoja de Ruta Internacional de Tecnología para Fotovoltaica (ITRPV) predice que la participación de mercado del mono-silicio tipo-p se mantendrá alrededor del 30% hasta 2028; mientras que el mono-silicio tipo-n alcanzará aproximadamente el 28%, desde apenas el 5% en 2017. Esto se correlaciona con la demanda de la industria de más módulos de alta eficiencia, por lo que es posible que en los próximos años veamos más diseños de células solares tipo-n de los que nos encontramos en la actualidad.

¿Me interesa apostar por placas con células solares tipo-n?

En términos generales, una mayor eficiencia supone un menor coste nivelado de energía (LCOE) en €/kWh. Al final, utilizar paneles solares de mayor eficiencia significa disponer de más potencia por metro cuadrado. Más potencia significa necesitar menos paneles. Y menos módulos fotovoltaicos significan menos espacio, menor costo de BOS y menos mano de obra. Estos menores costes reducen el precio total de la electricidad solar generada. Por lo que si dispones de poco espacio en tu tejado, puede ser una opción muy interesante.

Si, por el contrario, tienes espacio suficiente para instalar el número de placas solares que necesites, la mejor opción sería apostar por modelos de calidad pero de gamas estándar, ya que son también más baratos e instalando un mayor número se puede lograr más potencia que con un número menor de paneles de alta calidad. Esto, al menos, mientras no se reduzcan los costes de fabricación de las células de tipo-n.

En este artículo hemos visto como la tecnología fotovoltaica no deja de investigar e innovar para ofrecer productos cada vez más eficientes.

Si te interesa conocer más sobre tecnologías de las células solares, puedes consultar nuestros artículos sobre células partidas y células perovskitas.

Si tienes alguna duda sobre qué tipo de instalación solar te puede interesar, contacta con nosotros. Podemos ofrecerte un estudio previo y gratuito de lo que necesitas y asesorarte durante todo el proceso. Nuestra apuesta por la calidad al mejor precio, nos lleva a trabajar con las principales marcas del mercado. Y tu ubicación no será un problema, ya que podemos ofrecerte nuestros servicios en todo el territorio. Pídenos un presupuesto sin compromiso y pásate al autoconsumo de la mano de Cambio Energético.