Longi: el enmascarado de bordes eleva la eficiencia de laboratorio

Cubrir el borde de una célula solar con un material opaco durante las pruebas hace que aumente su eficiencia medida. El investigador de Longi Genshun Wang y sus colegas quisieron entender por qué. La pregunta surgió de un estudio anterior sobre células de contacto trasero de alta eficiencia, en el que el equipo comprobó que el borde de la oblea era un canal importante de pérdida de corriente, y que enmascararlo elevaba la eficiencia medida a un 27,09 % sobre el área de iluminación designada, frente a un 26,74 % sobre el área total.

Los portadores de carga, los electrones y huecos que la luz libera en el silicio, se pierden cuando se recombinan antes de llegar a los contactos. Wang explicó que los trabajos anteriores trataban la franja enmascarada como un simple apantallamiento geométrico, o como un sumidero oscuro en paralelo en un modelo de circuito, sin decir mucho sobre cómo se desplazan realmente los portadores. Con simulaciones Quokka 3, el equipo demostró que la máscara convierte la región exterior, de área iluminada y conductora, en una región oscura y resistiva. Esta «barrera resistiva» impide que los portadores deriven hacia el borde, que es donde se recombinarían y se perderían.

Los experimentos localizaron un óptimo. Una máscara de 5 mm dio el mejor resultado, mientras que las de 10 mm y 15 mm redujeron la eficiencia porque el área inactiva creció y añadió sus propias pérdidas eléctricas. La densidad de corriente de cortocircuito subió primero al aumentar la anchura de la máscara, mientras que la tensión de circuito abierto bajó. En células sin pasivación de borde, la ganancia fue de unos 0,2 puntos porcentuales. Las simulaciones mostraron también que los portadores pueden seguir llegando a la zona enmascarada a través de las líneas de la rejilla metálica, lo que limita el beneficio. El equipo propuso eliminar la metalización de la zona enmascarada para aislar eléctricamente el borde, y su modelo prevé mejoras del factor de llenado y de la tensión de circuito abierto con ese cambio.

Lo que cambia afecta sobre todo a quienes miden células. Los laboratorios que publican récords de eficiencia pueden separar las pérdidas en el borde de los demás factores que limitan un dispositivo, y los diseñadores de células pueden calcular la anchura de máscara que proporciona la mayor ganancia por enmascarado, para que una rejilla adecuada pueda aprovecharla. El artículo, publicado en Solar Energy Materials and Solar Cells, no ofrece plazos, y los autores son claros respecto al límite: «Conviene subrayar que esta no es una tecnología de producción», dijo Wang. La metalización selectiva añade complejidad al proceso, y la zona enmascarada no genera energía, por lo que reduce la proporción del área total de la célula que produce electricidad.