La carrera por aumentar la eficiencia de la energía solar suma un nuevo avance con sello chino. Investigadores y fabricantes del país asiático han logrado mejorar el rendimiento de las células fotovoltaicas mediante una optimización clave en el tratamiento de las obleas de silicio.
Se trata de un desarrollo que podría contribuir a elevar la producción eléctrica sin necesidad de aumentar la superficie instalada.
El escenario mundial de la energía fotovoltaica
Esta investigación llega en un contexto de fuerte expansión de la energía solar a escala global y con China como actor dominante del sector. Según datos de 2024 de DPV Energy, el país generó 584 TWh de electricidad a partir de energía solar fotovoltaica, la cifra más alta del mundo. Muy por detrás se sitúan Estados Unidos, con 238 TWh; India, con 113 TWh; y Japón, con 110 TWh.
En Europa, Alemania continúa siendo el referente con 62 TWh, pese a contar con niveles de radiación solar inferiores a los de países del sur del continente. Su liderazgo se explica por políticas de apoyo sostenidas durante años, como subsidios, incentivos fiscales y tarifas reguladas favorables para el autoconsumo y la generación renovable.
El contraste resulta evidente en el caso de España, uno de los países más soleados del mundo, con más de 300 días de sol al año y entre 2.500 y 3.000 horas de radiación solar, pero que aún no explota todo su potencial fotovoltaico.
Nuevas obleas de silicio de alta resistividad
Dentro de este escenario de crecimiento y competencia tecnológica, una de las compañías más influyentes es LONGi Green Energy Technology, fundada en el año 2000 y considerada el mayor fabricante mundial de productos de silicio monocristalino, la tecnología actualmente más eficiente en la industria solar. La empresa estructura su actividad en cinco grandes áreas, entre las que destacan la producción de obleas, células y módulos fotovoltaicos, incluidos los conocidos paneles de la serie Hi-MO, utilizados tanto en viviendas como en grandes plantas solares.
El último avance de LONGi, desarrollado junto a investigadores de la Universidad Sun Yat-sen, se centra en mejorar el comportamiento de las obleas de silicio de alta resistividad. Este tipo de material ofrece ventajas teóricas en términos de eficiencia frente a las obleas estándar obtenidas mediante el método Czochralski, que presentan resistividad moderada o baja, mayor robustez mecánica y mejor tolerancia a tensiones térmicas, lo que facilita su procesado industrial y reduce el riesgo de daños durante la fabricación.
Sin embargo, los ensayos iniciales mostraban un problema: las obleas de alta resistividad tendían a ofrecer un rendimiento inferior al esperado. El análisis reveló que operaban con mayores densidades de portadores en exceso en el punto de máxima potencia y con gradientes de concentración más planos. Este comportamiento reducía la acumulación de portadores y aumentaba su sensibilidad a la recombinación en los bordes.
En la práctica, sin un tratamiento específico, los bordes de la oblea actuaban como un punto de pérdida de carga, anulando las ventajas teóricas del material.
La solución propuesta por el equipo ha sido la pasivación de bordes, un proceso que reduce esas pérdidas y permite controlar la recombinación. Los investigadores comprobaron que la combinación de alta resistividad y una pasivación eficaz resulta clave para alcanzar el rendimiento máximo, ya que estas obleas entran con mayor facilidad en el régimen de inyección de alto nivel, una característica física que favorece factores de llenado más elevados y, por tanto, una mayor eficiencia.
Gracias a este control, las obleas pueden mantener una recolección de portadores más eficaz y traducir su potencial teórico en un rendimiento real superior.
Para validar el proceso, el equipo fabricó células solares híbridas de contacto posterior interdigitado (HIBC) con dimensiones de 18,3 centímetros por 9,1 centímetros, utilizando tanto obleas de alta resistividad como obleas estándar de Czochralski. La diferencia principal del experimento fue que, en las obleas de alta resistividad, los bordes se dejaron sin nitruro de silicio durante la deposición química en fase de vapor, lo que dejó la capa de pasivación SiOx/n-poli-Si expuesta y parcialmente eliminada durante la limpieza química húmeda.
El proceso completo de fabricación incluyó varias etapas industriales: limpieza química húmeda, deposición química de vapor (CVD), difusión de fósforo, deposición por capas atómicas (ALD), modelado láser, deposición física de vapor (PVD), aislamiento eléctrico y serigrafía.
Posteriormente, las células fueron analizadas mediante un comprobador de curvas IV, sistemas de metrología de obleas, microscopía electrónica de transmisión y herramientas de simulación.
Los resultados confirmaron el impacto del tratamiento: la incorporación de una pasivación de borde efectiva mejoró el rendimiento tanto en las células de baja como de alta resistividad, aunque las ganancias fueron significativamente mayores en estas últimas.
El avance, de carácter técnico pero con implicaciones industriales, refuerza la tendencia del sector hacia mejoras incrementales en el silicio, un material que sigue siendo la base de más del 90 % de los paneles solares del mundo. En un mercado donde cada fracción de eficiencia adicional reduce costes y aumenta la producción por metro cuadrado, desarrollos como este consolidan el liderazgo tecnológico de China y acercan un escenario en el que la energía