Desde 2019, Risen Energy ha trabajado en la I+D y la producción de productos HJT. La empresa ha batido el récord mundial de potencia de módulos HJT en cuatro ocasiones y ha liderado las entregas globales de estos productos en 2020 y 2021. Pero, ¿cómo ha logrado Risen Energy estos hitos? La respuesta radica en su enfoque en la reducción de costes y el aumento de la eficiencia, impulsados por innovaciones en pastas de metalización con bajo contenido en plata.
Libro Blanco sobre los productos HJT Hyper-ion
La tecnología de heterounión (HJT) es la preferida por la industria fotovoltaica porque es una célula solar de unión simple con la mayor eficiencia y la mayor generación de energía, y también es una base favorable para las células en tándem cuando se combina con la tecnología de perovskita. Por eso es una de las tecnologías más investigadas de la industria, con 40 años de historia desde su creación en laboratorio. Sin embargo, como se ha dicho, su industrialización se ha visto limitada por sus elevados costes.
Para proporcionar productos con un coste nivelado de la energía (LCOE) más bajo y promover la fase industrial de la tecnología HJT, Risen Energy actualizó sus productos HJT basados en la plataforma tecnológica de 210 mm en 2022. Con una I+D continua y en profundidad en materiales, procesos y equipos, la compañía ha dominado tecnologías clave como las obleas de silicio ultrafinas, la pasta con bajo contenido en plata, las células 0BB (una patente propia de Risen Energy) y la interconexión de células a baja temperatura y sin tensiones aplicables a los productos HJT, y ha desarrollado un producto HJT con mayor potencia, mayor eficiencia y menor coste, conocido como Hyper-ion.
Por eso Risen Energy ha elaborado un Libro Blanco para dar cuenta de la investigación sobre el “desarrollo y aplicación de pasta de metalización con bajo contenido en plata”, en el que la compañía explica el trabajo y las reflexiones sobre la mejora de la eficiencia y la reducción de costes en la pasta de metalización a lo largo de su desarrollo de los productos HJT Hyper-ion. Por ejemplo, ¿cuál es la lógica que subyace a la selección de materiales de pasta de bajo contenido en plata? ¿Cómo se determina la fiabilidad de este tipo de pasta? ¿Afectan la luz, la electricidad y el calor al rendimiento de la pasta de bajo contenido en plata? ¿Afecta el uso de esta pasta a la fiabilidad y al rendimiento de los módulos? Este Libro Blanco pretende ofrecer explicaciones claras para cada una de estas preguntas.
Células de 3ª generación
Si al silicio policristalino tipo p (p-Poly) se le denomina célula de 1ª generación, a la pasivación al reverso tipo p (p-PERC) se le llama célula de 2ª generación, a la célula de contacto pasivado de óxido de túnel tipo n (n-TOPCon) se la conoce como célula de 2,5ª generación, entonces la heterounión tipo n (n-HJT) merece ser denominada célula de 3ª generación. Así es como empieza el prólogo del Libro Blanco de Risen Energy.
Los módulos HJT cuentan con muchas ventajas de rendimiento. Su estable coeficiente de temperatura de potencia, su ultra–alta tasa de bifacialidad y el excelente rendimiento anti–atenuación hacen de los módulos de heterounión los productos de mayor generación de electricidad. Mediante la simulación y el cálculo de la generación de electricidad por vatio, los módulos HJT generan aproximadamente un 6% más que los módulos PERC y un 3% más que los módulos TOPCon. Risen Energy realizó una prueba empírica de un año de duración en Yinchuan, China.
Los datos demostraron que la generación de electricidad de los módulos bifaciales de heterounión era aproximadamente un 9,6% superior en comparación con los módulos PERC monofaciales y aproximadamente un 6,1% superior en comparación con los módulos PERC bifaciales. Una mayor generación de electricidad reducirá significativamente el coste del balance del sistema (BOS) y el LCOE, y también aportará mayores ingresos al cliente por generar más electricidad. Además, logrará mayor reducción de las emisiones de carbono.
Risen Energy se ha propuesto reducir los costes de la tecnología de heterounión a través de la selección de materiales para pastas con bajo contenido en plata, la optimización del proceso de recubrimiento de esas pastas, el efecto de la luz, la electricidad y el calor, así como la fiabilidad y el rendimiento del módulo.
En la actualidad, el principal objetivo –y la mayor dificultad– de los fabricantes fotovoltaicos es reducir urgentemente los costes. Y ahí es donde los esfuerzos de Risen Energy durante años se pueden empezar a notar pronto porque la compañía espera igualar el coste de TOPCon e incluso el de PERC a finales de 2023 o principios de 2024. Ya lo decía Jerzy Rudnicki, Senior Product Manager de Risen Energy, en la entrevista que publicamos el pasado mes de junio: “Nuestro objetivo es lograr que el coste por vatio de la heterounión sea el mismo que el de la tecnología PERC”.
Reducción de costes
En la estructura de costes de las células HJT, el coste de la oblea de silicio, el de la pasta y la depreciación del equipo representan el 90% del coste total, por lo que en la ruta de reducción de costes habría que tener en cuenta estos tres aspectos. Entre ellos, el coste de la oblea de silicio representa la mayor parte, el 55%, más de la mitad del coste total, y a medida que disminuye el precio del material de silicio, el coste de la oblea de silicio también baja, pero sigue ocupando la mayor parte del coste total de la célula de heterounión.
Risen Energy ha comenzado a producir en masa obleas ultrafinas con un grosor inferior a 100 μm y ha introducido obleas de producción propia mientras explora la reutilización de recortes de lingotes para reducir costes, lo que ya ha dado buenos resultados. Las pastas de metalización ocupan la segunda mayor parte del coste, alrededor del 20%. Actualmente, la pasta de metalización más utilizada en la industria fotovoltaica es la de plata. El contenido de plata de la pasta utilizada por PERC y TOPCon suele ser superior al 90%. Y su precio sigue subiendo. Debido a la gran cantidad de pasta de plata de baja temperatura utilizada en la heterounión, la proporción del coste de la pasta seguirá aumentando. Por ello, los expertos en heterounión buscan materiales alternativos que puedan tener una buena conductividad y, al mismo tiempo, un bajo precio.
Gracias a una amplia labor de I+D y a una rigurosa validación, Risen Energy ha introducido la pasta de bajo contenido en plata, que utiliza metales de bajo coste, y además, ha desarrollado una detallada hoja de ruta tecnológica para reducir continuamente el coste de las células y los módulos HJT, garantizando la eficiencia de las células y la fiabilidad de los módulos.
Comparación de la generación de electricidad
Los resultados de las pruebas estrictas de envejecimiento y resistencia a la intemperie han demostrado la fiabilidad de los módulos de heterounión con pastas con bajo contenido en plata. Pero, ¿afectaría el uso de pastas de este tipo a la generación de electricidad del módulo? Para comprobarlo, Risen Energy está supervisando y comparando la generación real de electricidad de los módulos que utilizan pastas de plata acendrada, pura, y los que usan pastas con bajo contenido en plata. Las pruebas se realizan en la Base de Jintan, en Changzhou (China).
La prueba empírica comenzó el 8 de febrero de 2023 y, con los datos recogidos durante varios meses, se puede observar que los tiempos equivalentes de generación de electricidad de ambos coinciden casi exactamente. Lo que demuestra que el módulo de células que usan pastas con bajo contenido en plata tiene la misma capacidad de generación de electricidad que el módulo de células que utiliza pastas de plata acendrada. Es decir, que la pasta con bajo contenido en plata no afecta a la generación de electricidad de los módulos HJT.
Cada vez menos plata
Risen Energy ha puesto el foco en la reducción de costes de la tecnología de heterounión. Y lo ha hecho a través de la selección de materiales para pastas con bajo contenido en plata, la optimización del proceso de recubrimiento de esas pastas, el efecto de la luz, la electricidad y el calor sobre la pasta con bajo contenido en plata, así como la fiabilidad del módulo y la comparación de generación de electricidad. En la actualidad, con la aplicación industrial de la tecnología FUXI de heterounión, el consumo de plata acendrada en las células HJT de Risen se ha reducido hasta los 10 mg/W, el mínimo alcanzado por el sector. Y la compañía estima que podrá seguir disminuyendo 1 mg/W trimestralmente para lograr la aplicación de pastas de metalización con un contenido de plata aún más bajo.
“Reducir costes y aumentar la eficiencia” es el eterno lema de todos en el sector fotovoltaico. Con ello Risen seguirá reduciendo el coste de las células y módulos de heterounión, al tiempo que mejora su eficiencia y fiabilidad, con el fin de acelerar el proceso de industrialización de HJT.
La historia de Risen Energy refleja el potencial de esta tecnología para transformar la industria fotovoltaica. A través de la aplicación de pastas de metalización con bajo contenido en plata y otras innovaciones, Risen Energy ha logrado superar uno de los mayores obstáculos para la adopción masiva de la tecnología HJT: el coste. Con productos como Hyper-ion, la empresa está bien posicionada para liderar el camino hacia un futuro más sostenible y eficiente en la generación de energía solar.
Innovando en pastas de metalización
• Selección de materiales: La selección de materiales para las pastas con bajo contenido en plata es un proceso meticuloso. Risen Energy ha desarrollado una lógica específica para la selección de estos materiales, que equilibra costos, eficiencia y fiabilidad.
• Proceso de optimización: El proceso de recubrimiento de las pastas es otro aspecto crucial. Risen Energy ha optimizado este proceso para maximizar la eficiencia de las células solares, ajustando factores como la temperatura, el tiempo y la presión durante el proceso de recubrimiento.
• Efectos ambientales: La empresa también ha investigado cómo algunos factores como la luz, la electricidad y el calor afectan el rendimiento de las pastas con bajo contenido de plata. Los resultados han sido alentadores, mostrando que estas pastas son altamente fiables bajo diversas condiciones ambientales.
• Plataforma tecnológica de 210 mm, un salto cuántico: En 2022, Risen Energy actualizó sus productos HJT basados en la plataforma tecnológica de 210 mm. Esto no solo aumentó la eficiencia de las células, sino que también redujo significativamente el coste nivelado de la energía (LCOE).
• Hyper-ion, el futuro de la tecnología HJT: El producto más reciente de la empresa, conocido como Hyper-ion, representa un hito en la industrialización de la tecnología HJT. Con una mayor potencia, eficiencia y menor costo, Hyper-ion está configurado para ser un cambio de juego en el mercado.
• Entrevista a Jerzy Rudnicki, Senior Product Manager en Risen Energy
