Investigadores de Fraunhofer ISE logran reducir de 12 a 1,1 miligramos por vatio el uso de plata en células solares TOPCon

Investigadores del Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE han logrado un avance significativo en la reducción del uso de plata en células solares TOPCon, al disminuir su consumo hasta 1,1 miligramos por vatio pico, frente a los actuales 10–12 miligramos habituales en esta tecnología.

Células solares más eficientes

Para alcanzar este resultado, el equipo probó un proceso de metalización en línea basado en galvanoplastia, utilizando sistemas piloto desarrollados por RENA Technologies. La combinación de estructuración con láser ultravioleta de pulso ultracorto y la deposición electroquímica de níquel, cobre y plata permitió fabricar células solares TOPCon de tamaño M10 con una eficiencia del 24%. Este avance resulta especialmente relevante, dado que las células TOPCon presentan un mayor consumo de plata que las PERC, lo que incrementa la presión de costes para los fabricantes.

Mientras que tecnologías como las células de heterounión de silicio y las IBC ya emplean con éxito contactos de cobre o combinaciones de plata-cobre, la metalización con cobre impreso en TOPCon aún se encuentra en fase experimental. No obstante, se trata del tipo de célula más producido actualmente y también el más intensivo en el uso de plata. En este contexto, los contactos de cobre obtenidos mediante galvanoplastia podrían sustituir casi por completo este material: el níquel actúa como barrera de difusión, el cobre garantiza la conductividad eléctrica y la plata se reduce a una capa mínima de protección contra la oxidación.

Niquelado y cobreado por galvanoplastia

“El niquelado y cobreado por galvanoplastia podría consolidarse en el mercado fotovoltaico en un plazo de dos a tres años”, afirma Sven Kluska, responsable del área de procesos electroquímicos del instituto. Según el experto, esta tecnología ofrecería ventajas relevantes para los fabricantes, pese a requerir inversiones iniciales en nuevos equipos.

En colaboración con RENA Technologies, los investigadores demostraron en los proyectos “EURO” y “SHINE PV” la viabilidad técnica e industrial de este proceso. Varias tandas de células TOPCon M10 metalizadas mediante galvanoplastia alcanzaron eficiencias del 24%, equivalentes a las obtenidas con contactos de plata aplicados mediante serigrafía convencional. Además, se registró un factor de llenado del 82,1 ± 0,3 % en un lote de 186 células, junto con una alta estabilidad en pruebas de degradación conforme a la norma IEC61215.

Por otro lado, este enfoque podría reducir la dependencia actual del mercado respecto a China en el suministro de pastas de plata. “Los equipos y productos químicos para la galvanoplastia de cobre proceden de fabricantes europeos y estadounidenses, y el cobre cuenta con un mercado global más diversificado”, señala Florian Clement, responsable del departamento de tecnologías de metalización y estructuración del instituto.

Aunque la serigrafía también permite sustituir la plata por pastas híbridas o de cobre puro, su aplicación en células TOPCon resulta más compleja que en otras tecnologías, como las de heterounión de silicio. Por ello, la comunidad científica continúa apostando por el desarrollo de soluciones basadas en galvanoplastia como vía principal para reducir costes y dependencia de materiales críticos en la industria fotovoltaica.