Nuevo artículo mensual de nuestra nueva serie de Calidad: El mercado internacional de los módulos de silicio cristalino lleva tiempo marcado por un perfeccionamiento tecnológico cada vez más refinado, y encaminado a aumentar al máximo la eficiencia de los módulos en condiciones de operación. Este aumento, sin embargo, comienza a chocar con las propias barreras naturales del silicio cristalino, y en este punto el salto cualitativo sólo se puede conseguir mediante una tecnología que introduzca un avance tecnológico significativo. ¿Es la hora de HJT?
La alternativa de la tecnología HJT comienza a sonar cada vez con más fuerza entre algunos desarrolladores, no solo en el mercado residencial, tal y como lo veíamos conociendo hasta ahora, sino en proyectos “utility scale” donde las ventajas de esta tecnología pueden marcar la diferencia. ¿Qué debemos conocer de esta tecnología para evaluar una inversión adecuadamente?
La tecnología heterojunction (HJT) combina las ventajas de las células de silicio cristalino y las del silicio amorfo, permitiendo que las células alcancen mayores grados de eficiencia a un menor costo de producción. Las principales ventajas de HJT incluyen (i) mejores propiedades de absorción del espectro solar y, por lo tanto, una mayor eficiencia en un espectro más amplio en comparación con la tecnología cristalina, (ii) menor número de pasos de fabricación, ( iii) muy buen comportamiento térmico gracias a la contribución del silicio amorfo (iv) coeficiente bifacial superior al 90% y (v) un riesgo mínimo de desarrollo de “Potential Induced Degradation” (PID). Los módulos HJT están hechos principalmente de células “n-type” lo cual atenúa significativamente el efecto de “Light Induced “Degradation” (LID) debido a la ausencia de complejos de boro-oxígeno. Estas ventajas son las que han hecho posible que el récord de eficiencia a nivel de célula obtenido por Kaneka en agosto de 2017 con un 26,6%, aún no se haya superado. El hecho de que, por una parte, muchos fabricantes de módulos HJT en su versión bifacial no usen capa antirreflectante en la parte trasera de los módulos y que por otra la tecnología HJT sea combinable con tecnología “back-contact”, muestra que dicha tecnología HJT está en situación de alcanzar rendimientos aún mayores.
Fabricantes y capacidades de suministro de tecnología HJT (Fuente: PI Berlin /Taijang)
| País | Empresa | Capacidad (MW) |
| China | GS-Solar | 600 |
| China | CIE Power | 160 |
| China | Hanergy | 120 |
| China | Jinergy | 100 |
| China | GCL | 100 |
| China | Tongwei | 100 |
| Germany | Oxford PV | 200 |
| Hungary | EcoSolifier | 100 |
| Japan | Panasonic (Japan, Malaysia) | 1.000 |
| Japan | CIC | 80 |
| Japan | Kaneka | 40 |
| Russia | Hevel Solar | 250 |
| Singapore | REC | 600 |
| Taiwan | NSP | 50 |
| USA | SolarTech Universal | 80 |
| USA | Supreme | 30 |
Sin embargo, no todo son luces en lo relativo a la tecnología HJT, también hay sombras que conviene conocer, como por ejemplo: (i) un precio más alto en comparación con la tecnología cristalina debido a un alto “Cost of Ownership” (CoO) o inversión en maquinaria especial, (ii) un proceso complejo de soldadura de la célula, (iii) una alta sensibilidad de las células a la humedad y (iv) un proceso de interconexión de células mucho más complejo que el conocido para silicio cristalino. Afortunadamente, algunos de los riesgos mencionados anteriormente pueden reducirse durante la fabricación, mediante pruebas de calor húmedo más rigurosas (DH3000), ciclos térmicos (TC600) y realizando pruebas combinadas de “shaker” y carga mecánica dinámica (DML).
En cuanto a la simulación de su comportamiento con programas de software, no todos disponen de las opciones suficientes para que el usuario ajuste los parámetros eléctricos que exige la tecnología HJT. La complejidad de su comportamiento hace aún más importante si cabe la creación de un PAN file independiente, con especial atención al coeficiente de bifacialidad, al comportamiento a irradiaciones bajas y su vinculación a la resistencia en serie, al comportamiento ante reflexión (IAM) y a los coeficientes de temperatura. Obviamente los buenos resultados obtenidos en la simulación sólo pueden aprovecharse si el CAPEX asociado lleva a unos valores de LCOE lo suficientemente atractivos como para justificar una inversión en esta tecnología. Como mencionado anteriormente, el mayor coste de fabricación de módulos HJT se justifica fundamentalmente por la alta inversión en maquinaria especial. Sin embargo, al calcular el rendimiento energético y, en consecuencia, el LCOE para aplicaciones HJT, los resultados son atractivos con precios de módulos asequibles y ubicados por debajo de la barrera de los 30c $ / Wp.
Al igual que en cualquier otra industria, el mercado está recurriendo a tecnologías de mayor eficiencia, lideradas principalmente por China y en este marco, la tecnología HJT representa una alternativa viable para el siguiente salto evolutivo. Estimar la cuota de mercado y el desarrollo tecnológico es más difícil que pronosticar la producción. Aún así, la “Hoja de Ruta Internacional de Tecnología para Fotovoltaica” espera que la penetración de HJT en el mercado alcance el 10% en 2025 (Fuente: Taijang 2019).
Take-Aways
- Las células HJT combinan dos tecnologías diferentes en una sola célula: una célula de silicio cristalino comprimida entre dos capas de silicio amorfo, combinando así las ventajas de las células solares de silicio cristalino y las tecnologías de película delgada permitiendo a las células alcanzar mayores grados de eficiencia.
- El punto débil de HJT es el comportamiento frente a la humedad, por ello es necesario solicitar resultados de pruebas de duración extendida antes de decantarse por un tipo de módulo en concreto.
- A la hora de simular la producción, el rol del PAN file se torna clave debido a la mayor complejidad de simular tecnología HJT con software estándar de mercado.
- Precios de módulo por debajo de los 30c$/Wp hacen viable el uso de HJT en proyectos utility scale.
Asier Ukar es consultor sénior en PI Berlin y Director General de la filial española PI Berlin S.L. Tiene 13 años de experiencia en el asesoramiento de proyectos utility-scale con presencia física en Europa, Asia, América Latina y África. Con PI Berlin ha participado activamente desde 2008 en el diseño, supervisión y refinanciación de proyectos fotovoltaicos a nivel global ofreciendo sus servicios fundamentalmente a entidades financieras, entes gubernamentales, desarrolladores y EPCistas. Tras 12 años residiendo en Berlín, se transladó en 2019 a España para ofrecer servicios de consultoría en el mercado ibérico. Asier Ukar estudió ingeniería industrial en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de Bilbao y habla cinco idiomas.
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