El papel de las mejoras de las obleas en la tecnología solar

Con un impacto directo en la eficiencia, la rentabilidad y la escalabilidad de los sistemas fotovoltaicos (PV), los avances en la tecnología de obleas son fundamentales para la industria solar. Se han logrado mejoras significativas en el rendimiento de las células solares mediante avances como el aumento del tamaño de las obleas. Las obleas más grandes permiten producir células solares de mayor rendimiento, lo que reduce el costo total por vatio y hace que la energía solar sea más competitiva. Además, las innovaciones en los procesos de fabricación de obleas, incluido el desarrollo de obleas más delgadas y flexibles, ayudan a ahorrar materiales y abren nuevas aplicaciones solares. Todos estos avances son cruciales para satisfacer la creciente demanda mundial de energía renovable y alcanzar los objetivos de sostenibilidad.

Sin embargo, las evoluciones en la tecnología de las obleas van más allá del grosor de la propia oblea. De hecho, si bien el uso de obleas más delgadas en la industria solar permite ahorrar material y, potencialmente, reducir los costos, también conlleva importantes desafíos que podrían limitar su adopción. Una preocupación clave es la creciente fragilidad de las obleas más delgadas, lo que las hace más propensas a romperse durante su fabricación, transporte e instalación. Esto aumenta los costos de fabricación debido al aumento de las tasas de defectos y limita la escalabilidad. Además, las obleas más delgadas tienen una resistencia mecánica reducida, lo que puede comprometer la durabilidad a largo plazo en situaciones de estrés ambiental, como el viento o la nieve.

En 2024, LONGi presentó una oblea y una tecnología subyacente que formó la base de nuestra serie Hi-mo X16 Max, así como también nacieron la nueva tecnología Hi-mo X10: la tecnología TaiRay Inside y la oblea TaiRay. Pero, a diferencia de muchos competidores del mercado, no se centraron en reducir el grosor. En cambio, LONGi se centró en mejorar un descubrimiento realizado por el químico polaco Jan Czochralski en 1915. Al sumergir accidentalmente un bolígrafo en una lata fundida en lugar de en un tintero, descubrió que el monocristal se traba. El químico desarrolló la técnica y la usó para medir la rapidez con la que cristalizan los diferentes metales. Fue el nacimiento del llamado método Czochralski y de Recharge Czochralski (RCZ), un proceso de extracción de lingotes de última generación. LONGi ahora ha mejorado el proceso de extracción de lingotes para hacer que las obleas resultantes sean más estables, robustas, libres de impurezas y, por lo tanto, más potentes.

Nuevas obleas de silicio M11 TaiRay para células TOPCon, de heterounión y de contacto posterior

Las nuevas obleas de silicio TaiRay son adecuadas para Las tecnologías solares que prevalecen actualmente, como TOPCon, heterojunción (HJT) y células de contacto posterior (BC). Muestran un aumento de la eficiencia de aproximadamente el 0,1% para las tecnologías celulares mencionadas. Las obleas son el resultado de tres años de intensa investigación y desarrollo por parte de un equipo de I+D de LONGi compuesto por varios cientos de empleados. De este modo, LONGi ha logrado un gran avance en el campo de las obleas de silicio, que no ha experimentado ninguna innovación significativa en la última década.

Hay tres beneficios clave de las obleas de silicio Tairay:

• Alta compatibilidad de plataformas (TOPCon, heterojunción, contacto posterior)
• Resistencia distribuida de manera más uniforme
• Eliminación eficaz de impurezas

El grosor de las obleas TaiRay utilizadas en la tecnología evolutiva de retrocontacto HPBC 2.0 es de 140 μm, mientras que el grosor promedio de las obleas de silicio de tipo n utilizadas en las células TOPCon es actualmente de 130 μm.

Las obleas TaiRay ofrecen una resistencia a la flexión un 16 por ciento mayor

Además de los beneficios tecnológicos, las obleas TaiRay también tienen propiedades mecánicas mejoradas. La resistencia a la flexión comprobada de las obleas de silicio LONGi TAIray es un 16% superior a la de las obleas convencionales, lo que garantiza una mayor resistencia a la rotura y produce obleas más delgadas con una menor probabilidad de rotura celular durante la producción.

Las obleas de silicio monocristalino siempre han sido el producto pionero de LONGi, y el productor ha logrado el mayor volumen de envíos del mundo durante nueve años consecutivos. En los últimos años, el segmento de las obleas se ha convertido en obleas monocristalinas, delgadas y de gran tamaño, y LONGi ha realizado importantes contribuciones a cada cambio tecnológico.

Los lingotes de silicio tienen una distribución de resistencia mejor y uniforme

Las nuevas obleas TaiRay y sus beneficios son el resultado de un proceso mejorado de recarga de Czochralski (RCz) utilizado en la producción de lingotes de silicio monocristalino.

Cuanto más largos sean los lingotes de silicio convencionales, mayor será la diferencia de resistencia en todo el lingote. Gracias al proceso RCz mejorado, las obleas de silicio LONGi TaiRay pueden lograr una distribución de resistencia axial más uniforme sin tener que acortar la longitud del lingote. Para la misma longitud de lingote, la relación de resistencia entre los extremos se reduce a la mitad, lo que da como resultado celdas más eficientes.

Además, las impurezas metálicas de las obleas de silicio TAIray de LONGi se pueden eliminar con mayor facilidad. En comparación con los productos convencionales, también hay más posibilidades de mejorar la eficiencia. Cuantos más contaminantes se puedan eliminar, mayor será la posibilidad de mejorar la eficiencia celular.

Mejorar las obleas de silicio es indispensable para mejorar las células solares

Durante la última década, la industria solar ha logrado avances significativos en términos de tecnología y costo. Como resultado, la generación de energía solar se ha convertido en la fuente de energía renovable de más rápido crecimiento en el mundo. La generación mundial de energía solar entró en la «era de los teravatios» en 2023. Zhenguo Li, fundador y presidente de LONGi, dijo que el rápido desarrollo de la industria fotovoltaica se debe principalmente a la reducción continua de los costos de electricidad. Reducir los costos y mejorar la eficiencia de la generación de energía son siempre los factores impulsores de la industria fotovoltaica.

El desarrollo acelerado de la industria fotovoltaica también ha acelerado el desarrollo de las obleas de silicio, que son esenciales para la mejora de las células solares. La calidad de la oblea de silicio determina la eficiencia de conversión de la célula. Sin embargo, en los últimos años, la mejora continua de la tecnología de producción de obleas de silicio ha ralentizado el progreso en la mejora del rendimiento de las obleas de silicio. La homogeneización de los productos de las obleas de silicio se ha vuelto cada vez más evidente.