En medio de una intensa competencia y una rápida evolución tecnológica, la industria fotovoltaica (FV) se encuentra en un momento crítico. Las tecnologías TOPCon, heterounión (HJT) y contacto posterior (BC) compiten por la supremacía.
Recientemente, el Dr. Dengyuan Song, CTO de DAS Solar, compartió sus perspectivas sobre por qué TOPCon se convertirá en la tecnología líder de la industria en los próximos 3-5 años.
Los tres pilares de la tecnología N-type predominante
Song destacó tres factores críticos para determinar la tecnología dominante en el sector FV: LCOE (costo nivelado de energía), eficiencia de las celdas y el ecosistema industrial.
«El ecosistema es fundamental», explicó Song. «Determina la velocidad de reducción de costos, ya que los productos energéticos deben ser económicamente viables para reemplazar las fuentes de energía tradicionales».
Aunque la eficiencia es importante, sirve más como un medio para reducir costos que como un fin en sí mismo. Song señaló que, aunque las celdas de arseniuro de galio (GaAs) alcanzan eficiencias cercanas al 50%, su alto costo las hace inadecuadas para aplicaciones terrestres. Además, un bajo LCOE es esencial para la sustitución a gran escala de combustibles fósiles, allanando el camino hacia la adopción de energías renovables.
Ventajas tecnológicas y dominio futuro de TOPCon
La tecnología TOPCon ha ganado rápidamente cuota de mercado, pasando del 23% en 2023 a una estimación del 75% en 2024, con proyecciones que superan el 80% en 2025, según la Hoja de Ruta para el Desarrollo de la Industria Fotovoltaica en China. Este ascenso se atribuye a las ventajas estructurales de TOPCon, especialmente su avanzada tecnología de pasivación, que mejora significativamente la eficiencia y reduce los costos.
«La eficiencia y el costo de las celdas solares dependen en gran medida de la estructura de pasivación», explicó Song. «La pasivación integral de TOPCon permite una optimización total del área, superando las limitaciones de la pasivación parcial en las celdas PERC». En comparación, la tecnología BC se centra principalmente en las configuraciones de los electrodos, lo que hace que su rendimiento dependa de la metodología de pasivación subyacente, ya sea TOPCon o HJT.
Song analizó tendencias históricas y concluyó que cada tecnología de celdas solares sigue un ciclo de vida de 10 años, similar a una curva de campana. Este ciclo comienza con una cuota de mercado del 20%, alcanza su pico en el 70-80% y luego disminuye a alrededor del 10% en los siguientes cinco años.
Basado en este modelo, Song predijo que TOPCon dominará el mercado durante los próximos 3-5 años, impulsada por sus capacidades de pasivación incomparables, alta eficiencia y escalabilidad. «La alta estabilidad del silicio cristalino, su naturaleza no tóxica y sus recursos abundantes garantizan que seguirá siendo la plataforma dominante durante al menos la próxima década», añadió Song.
Trazando un camino para mejorar la eficiencia
Actualmente, la tecnología TOPCon alcanza un récord de eficiencia en laboratorio del 27.3%, con un límite teórico del 29.4%. Para validar el potencial de la tecnología TOPCon, Song analizó las eficiencias teóricas y de laboratorio de 26 tipos diferentes de celdas. Sus hallazgos revelaron que las celdas de silicio cristalino están, con mucho, más cerca de su eficiencia teórica, con una brecha de solo 2.11%.
Song delineó pasos claros para seguir mejorando, destacando la importancia de minimizar la recombinación superficial y mejorar los tiempos de vida de los portadores. Una simulación del profesor Martin Green identificó dos factores clave para aumentar la eficiencia al 28%: los tiempos de vida de los portadores deben superar los 4.5 ms, y las corrientes de recombinación superficial deben estar por debajo de 5.6 fA/cm².
De hecho, el tiempo de vida de los portadores en los materiales de silicio actuales puede cumplir plenamente con estos requisitos, especialmente con la pasivación de contacto total. Sin embargo, lograr una corriente de recombinación de 5.6 fA sigue siendo un desafío importante, ya que el mejor nivel actual es de aproximadamente 8 fA. Por lo tanto, para continuar mejorando la eficiencia, la recombinación superficial se convierte en el factor más crítico.
Song expresó confianza en que estos hitos son alcanzables, allanando el camino para futuras mejoras en eficiencia.
La visión de DAS Solar: un núcleo, tres ramas
Como una de las empresas de energía fotovoltaica de mayor crecimiento a nivel mundial, DAS Solar sigue su estrategia de «un núcleo, tres ramas». Con la tecnología TOPCon como plataforma fundamental, emplea DBC, TSiP y SFOS como tres tecnologías de apoyo.
Actualmente, la tecnología TOPCon de DAS Solar está en su generación 4.5, alcanzando métricas de rendimiento de clase mundial, incluido un voltaje de circuito abierto de 745 mV y una eficiencia de producción masiva del 26.7%. Mientras tanto, los productos de primera generación de DBC de la compañía logran eficiencias del 26.5%, y sus celdas tándem de perovskita, desarrolladas en colaboración con universidades, han alcanzado un 33.2% en configuraciones de laboratorio.
Mirando hacia el futuro, DAS Solar apunta a superar el 40% de eficiencia en celdas al aprovechar su sólida capacidad tecnológica y fomentar avances en múltiples tecnologías. «Con la tecnología TOPCon como núcleo, estamos comprometidos a superar los límites de la tecnología FV, logrando nuevos niveles de eficiencia y liderando la transición energética global», concluyó Song.
La entrada La tecnología TOPCon lista para liderar: el CTO de DAS Solar destaca tendencias e innovaciones en la industria se publicó primero en Energía Estratégica.
