Las tecnologías N-Type y P-Type; qué son y cómo se diferencian

La elección de un panel fotovoltaico, desde hace varios años, no se basa únicamente en si es monocristalino o policristalino. En la actualidad se analiza también si las celdas con las que están fabricados son del tipo n (N-Type) o del tipo p (P-Type), ya que ello puede influir directamente en el rendimiento y en la vida útil del módulo. Pese a que la primera celda solar fabricada (en los años 1950) fue del primer tipo, con el paso de los años las P-Type fueron copando el mercado debido a su mayor resistencia a la degradación. Con las mejoras tecnológicas instauradas por los grandes fabricantes, las economías de escala y la innovación, las celdas N-Type han vuelto a establecerse en el mercado en los últimos años, principalmente por el hecho de tener un ligero mayor rendimiento. En este artículo te cuento sus diferencias y las claves para entender ambas tecnologías.

Proceso de fabricación

La diferencia entre un panel tipo n o tipo p proviene del proceso de dopaje durante la fabricación de las células solares.

En primer lugar, a partir del silicio se obtienen lingotes que pueden ser monocristalinos o policristalinos según la pureza del material. Estos lingotes se cortan en obleas que serán la base para fabricar las celdas solares y, posteriormente, unirlas para tener los módulos fotovoltaicos.

El siguiente paso de este proceso es el dopaje de la oblea, con el objetivo de cargarla positiva o negativamente, de modo que se cree una diferencia de electrones que producirá el flujo de corriente. En este proceso de dopaje se pretende tener una capa superior y posterior del panel solar con cargas positivas o negativas, y en función de la ubicación de dichas capas distinguiremos entre panel N-Type y panel P-Type.

Diferencia entre P-Type y N-Type

El proceso de fabricación de cualquiera de las dos tipologías de célula solar es el mismo, la diferencia se logra añadiendo un elemento u otro en el proceso de dopaje.

En las células tipo p, el silicio de la capa principal de la base de la oblea se dopa con elementos como el boro (B), principalmente, aunque hay fabricantes que emplean galio (Ga). Si nos enfocamos en el B como ejemplo, el más habitual, este elemento tiene un electrón menos en su capa exterior (o capa de valencia) que el silicio (4 del silicio por 3 del boro), con lo que se genera un hueco de electrones que crea una carga eléctrica positiva (+), dándole nombre a la célula solar como tipo p, por esa carga +.

Por otro lado, la capa superior de la oblea se dopa con fósforo que cuenta con un electrón más en su nivel de energía exterior, o capa de valencia, (4 electrones en el silicio por 5 en el fósforo). Esto crea una carga inversa a la anterior, en este caso negativa (-).

Si las capas se ubican de manera contraria a la explicada, es decir, en la base una tipo n y en la superior una tipo p, la célula solar en este caso sería tipo n o N-Type.

Finalmente, a modo de conclusión y aclaración, distinguiremos si una célula solar es tipo p o tipo n en función de qué capa sea la dominante. Es decir, si la capa base es de silicio dopado con boro junto con una capa ultrafina de silicio de tipo N, hablaremos de célula tipo p. Por el contrario, si la capa base es de silicio dopado con fósforo hablaremos de célula tipo n.

¿Cuál es mejor?

Para decidir entre una tecnología u otra debemos comparar diferentes valores referentes a costes y eficiencia, principalmente.

Actualmente, la mayoría de las células solares cristalinas son de tipo p dado que su coste de fabricación es ligeramente menor. Esto es debido a que su industria es más madura, fueron muy empleadas desde los años 1950 y su precio ha ido descendiendo hasta encontrarse en rangos próximos a 0,22-0,24 $/W. Por otro lado, las tipo n están aún en proceso de maduración y su coste de producción se estima alrededor de 0,23-0,25 $/W. Puede parecer una diferencia irrisoria, sin embargo, cuando se multiplica por la capacidad de W necesaria en un proyecto solar, el resultado puede determinar qué tipología es más adecuada.

La eficiencia[UJ1]  de las células es el otro factor clave. Las tipo p, según últimos informes de agencias como IRENA, suelen tener valores próximos al 22,3%-22,9%. Las tipo n, por su parte, aumentan su eficiencia hasta un 24%.

Lo que diferencia estos valores de eficiencia son las propiedades de los elementos en la capa superior, en la que incide la radiación solar. 

Entonces, ¿cuál conviene?

En la actualidad, la competitividad de las células tipo n se está imponiendo y haciendo que la mayoría de las empresas, como Solarfam, apuesten por ellas en sus productos.

La eficiencia de conversión mayor garantiza tener módulos solares con una mayor capacidad de aprovechamiento del espacio, algo fundamental en cubiertas industriales. Pero no es ese el único motivo por el que este tipo de células se está imponiendo en el mercado, hay un beneficio adicional también muy relevante. Dado que usan fósforo en lugar de boro, no sufren defectos como los de la unión boro-oxígeno que sucede en las tipo p, y que provocan una menor eficiencia y pureza. Esto, además, hace que las tipo n tampoco se vean afectadas por la degradación inducida por la luz (LID), un fenómeno que provoca una caída de potencia en los módulos fotovoltaicos frente a las primeras horas de exposición a la luz solar y que afecta el rendimiento real con respecto a los datos finales de las pruebas en fábrica.

Por lo tanto, la mayor eficiencia de este tipo de células está impulsando a los grandes fabricantes a invertir en I+D, con el objetivo de lograr reducir los costes de producción a gran escala.

Tener equipos con mayor eficiencia logrará reducir el coste de la energía o LCOE (Levelized Cost Of Energy, por sus siglas en inglés), que hace referencia al coste económico de producir un kWh con una tecnología concreta. Usando, por lo tanto, paneles con tecnología tipo n, se podrá aprovechar más la superficie disponible en una cubierta solar, que para proyectos de autoconsumo industrial suelen ser la zona más habitual para instalar los paneles.  

Además, cabe recordar que los módulos más eficientes ahorran espacio y mano de obra, algo a considerar cuando se ejecuta el proyecto y se estima su coste total.

Por Andrés Muñoz