Células solares bifaciales

Una célula solar bifacial (BSC) es cualquier célula solar fotovoltaica que puede producir energía eléctrica cuando se ilumina en cualquiera de sus superficies, frontal o trasera. Por el contrario, las células solares monofaciales producen energía eléctrica sólo cuando los fotones inciden en su parte frontal. Las células solares bifaciales pueden utilizar la radiación de albedo , lo que resulta útil para aplicaciones en las que se refleja mucha luz en superficies como los tejados. El concepto se introdujo como una forma de aumentar la producción de energía en las células solares. La eficiencia de las células solares, definida como la relación entre la potencia luminosa incidente y la energía eléctrica generada bajo uno o varios soles (1 sol = 1000 W/m ² ^[2] ), se mide de forma independiente para las superficies delantera y trasera de las células solares bifaciales. El factor de bifacialidad (%) se define como la relación entre la eficiencia trasera en relación con la eficiencia delantera sometida a la misma irradiancia. ^[3]

La gran mayoría de las células solares actuales están hechas de silicio (Si). El silicio es un semiconductor y como tal, sus electrones externos se encuentran en un intervalo de energías llamado banda de valencia y llenan por completo los niveles de energía de esta banda. Por encima de esta banda de valencia existe una banda prohibida, o banda prohibida , de energías dentro de la cual no puede existir ningún electrón, y más arriba, encontramos la banda de conducción . La banda de conducción de los semiconductores está casi vacía de electrones, pero es donde los electrones de la banda de valencia encontrarán acomodación tras ser excitados por la absorción de fotones. Los electrones excitados tienen más energía que los electrones ordinarios del semiconductor. La conductividad eléctrica del Si, como se ha descrito hasta ahora, llamado silicio intrínseco, es extremadamente pequeña. La introducción de impurezas en el Si en forma de átomos de fósforo proporcionará electrones adicionales ubicados en la banda de conducción, lo que hará que el Si sea de tipo n , con una conductividad que se puede diseñar modificando la densidad de los átomos de fósforo . Alternativamente, la impurificación con átomos de boro o aluminio produce el Si tipo p , con una conductividad que también se puede diseñar. Estos átomos de impureza recuperan electrones de la banda de valencia dejando en ella los llamados "huecos", que se comportan como cargas positivas virtuales. ^[4]

Las células solares de Si generalmente están dopadas con boro, por lo que se comportan como un semiconductor de tipo p y tienen una región superficial estrecha (~0,5 micrones) de tipo n. Entre la región de tipo p y la región de tipo n se forma la llamada unión pn , en la que se forma un campo eléctrico que separa los electrones y los huecos, los electrones hacia la región de tipo n en la superficie y los huecos hacia la región de tipo n. región tipo p. Bajo iluminación se genera un exceso de pares electrón-hueco, porque se excitan más electrones. Así, se genera una fotocorriente, que es extraída por los contactos metálicos ubicados en ambas caras del semiconductor. Los pares electrón-hueco generados por la luz que cae fuera de la unión pn no están separados por el campo eléctrico y, por lo tanto, los pares electrón-hueco terminan recombinándose sin producir una fotocorriente. ^[4] Las funciones de las regiones p y n de la célula se pueden intercambiar. En consecuencia, una célula solar monofacial produce fotocorriente sólo si la cara donde se ha formado la unión está iluminada. En cambio, una célula solar bifacial está diseñada de tal manera que la célula producirá una fotocorriente cuando se ilumine cualquiera de los lados, el frente o la parte trasera.

Los BSC y los módulos (conjuntos de BSC) se inventaron y produjeron por primera vez para aplicaciones espaciales y terrestres a fines de la década de 1970, y en la década de 2010 se convirtieron en tecnología de células solares convencional. Se prevé que se convertirá en el enfoque líder para la fabricación de células solares fotovoltaicas para 2030 debido a los beneficios mostrados sobre las opciones monofaciales, incluido un mayor rendimiento, versatilidad y reducción del impacto de la suciedad. ^[5]

Historia de la célula solar bifacial

Invención y primeros dispositivos.

Una célula solar de silicio fue patentada por primera vez en 1946 por Russell Ohl cuando trabajaba en Bell Labs y presentada públicamente por primera vez en la misma institución de investigación por Fuller , Chapin y Pearson en 1954; sin embargo, estas primeras propuestas eran células monofaciales y no estaban diseñadas para tener activa su cara posterior. ^[6]^[7] La primera célula solar bifacial propuesta teóricamente se encuentra en una patente japonesa con fecha de prioridad 4 de octubre de 1960, de Hiroshi Mori, cuando trabajaba para la empresa Hayakawa Denki Kogyo Kabushiki Kaisha (en inglés, Hayakawa Electric Industry Co. Ltd. .), que más tarde se convirtió en la actual Sharp Corporation . ^[8] La celda propuesta era una estructura pnp de dos uniones con electrodos de contacto unidos a dos bordes opuestos.

Sin embargo, las primeras demostraciones de células y paneles solares bifaciales se llevaron a cabo en el Programa Espacial Soviético en las estaciones espaciales militares LEO Salyut 3 (1974) y Salyut 5 (1976) . Estas células solares bifaciales fueron desarrolladas y fabricadas por Bordina et al. en el VNIIT (Instituto de Investigación Científica de Fuentes de Energía de toda la Unión) en Moscú, que en 1975 se convirtió en el fabricante ruso de células solares KVANT. ^[9] En 1974, este equipo presentó una patente estadounidense en la que las células se proponían con forma de miniparalelepípedos de tamaño máximo 1 mm x 1 mm x 1 mm conectados en serie de modo que hubiera 100 células/cm ² . ^[10] Al igual que en los BSC modernos, propusieron el uso de uniones isotipo pp ⁺ cerca de una de las superficies receptoras de luz. En Salyut 3, pequeños paneles experimentales con una superficie celular total de 24 cm ² demostraron un aumento en la generación de energía por revolución del satélite debido al albedo de la Tierra de hasta un 34%, en comparación con los paneles monofaciales de la época. Durante el vuelo de la estación espacial Salyut 5 se registró un aumento del 17 al 45% debido al uso de paneles bifaciales (0,48 m ^{2 – 40 W).}^[11]^[12] Paralelamente a esta investigación rusa, al otro lado del Telón de Acero , el Laboratorio de Semiconductores de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de la Universidad Politécnica de Madrid , dirigido por el profesor Antonio Luque , lleva a cabo de forma independiente una amplia investigación Programa que busca el desarrollo de células solares bifaciales industrialmente viables. Mientras que la patente de Mori y los prototipos de naves espaciales VNIIT-KVANT se basaban en células diminutas sin rejilla metálica en la superficie y, por tanto, intrincadamente interconectadas, más al estilo de los dispositivos microelectrónicos que entonces estaban en sus inicios, Luque presentará dos patentes españolas en 1976 y 1977 y uno en los Estados Unidos en 1977 que fueron precursores de los bifaciales modernos. ^[13]^[14]^[15]

Las patentes de Luque fueron las primeras en proponer BSC con una celda por oblea de silicio, como ya era y sigue siendo el caso de las células monofaciales, con rejillas metálicas en ambas superficies. ^[16] Consideraron tanto la estructura npp+ como las estructuras pnp. El desarrollo de los BSC en el Laboratorio de Semiconductores se abordó desde un triple enfoque que dio lugar a tres tesis doctorales, de los autores Andrés Cuevas (1980), Javier Eguren (1981) y Jesús Sangrador (1982), las dos primeras con Luque como doctor. asesor mientras que el Dr. Gabriel Sala, del mismo grupo, realizó el tercero. La tesis de Cuevas consistió en construir la primera de las patentes de Luque, la de 1976, que por su estructura npn similar a la de un transistor, fue bautizada como "transcell". ^[17] La tesis de Eguren versó sobre la demostración de la 2ª patente de Luque de 1977, con un perfil de dopaje npp ⁺ , con la unión del isotipo pp ⁺ junto a la superficie posterior de la célula, creando lo que se suele denominar campo de superficie posterior (BSF) en tecnología de células solares. Este trabajo dio paso a varias publicaciones y patentes adicionales. ^[18]^[19]^[20]^[21]

En particular, el efecto beneficioso de reducir el dopaje p en la base, donde la reducción del voltaje en la unión del emisor (unión pn frontal) fue compensada por el aumento de voltaje en la unión isotipo trasera, mientras que al mismo tiempo permitió una mayor longitud de difusión de la minoría. portadores que aumentan la salida de corriente bajo iluminación bifacial. ^[22]^[23] La tesis de Sangrador y tercera ruta de desarrollo en la Universidad Politécnica de Madrid, propuso la llamada célula solar multiunión vertical iluminada por los bordes en la que p ⁺ nn ⁺ estaban apilados y conectados en serie e iluminados por sus bordes, esto siendo celdas de alto voltaje que no requerían rejilla metálica superficial para extraer la corriente. ^[24] En 1979 el Laboratorio de Semiconductores se convirtió en el Instituto de Energía Solar (IES-UPM), que, teniendo a Luque como primer director, continuó una intensa investigación sobre células solares bifaciales hasta la primera década del siglo XXI, con resultados notables. Por ejemplo, en 1994, dos estudiantes brasileños de doctorado en el Instituto de Energía Solar, Adriano Moehlecke e Izete Zanesco, junto con Luque, desarrollaron y produjeron una célula solar bifacial que rinde un 18,1% en la cara frontal y un 19,1% en la cara trasera; una bifacialidad récord del 103% (en ese momento la eficiencia récord para las células monofaciales estaba ligeramente por debajo del 22%). ^[25]

Primera página de la patente de Mori de 1966. En la Fig. 1, capas p (2-2') difundidas en tres lados de un silicio tipo n en masa (1). Los electrodos en ambos bordes conectan las regiones p (4) y n (3) al circuito eléctrico. En la Fig. 3, las celdas están conectadas en serie.
Dibujo de la patente de Bordina de 1976. Células solares bifaciales paralelipédicas milimétricas conectadas en serie. En cada minicelda el material a granel es de tipo p. Las líneas discontinuas son uniones pn y las líneas punteadas son el isotipo pp ⁺ . Las líneas con rayas diagonales de izquierda a derecha son electrodos metálicos y las líneas con rayas diagonales de derecha a izquierda son un relleno aislante. 100 células/ ^cm2 .
Dibujos en la patente ES458514A1 de Luque de 1978 de la celda solar bifacial npp ⁺ cell. (a): capa de tipo n; b): rejillas metálicas; (c): capa tipo p ^{+ ;}(d) oblea tipo p]]

La primera fábrica de células solares bifaciales: Isofotón

De los tres planteamientos de desarrollo del BSC llevados a cabo en el Instituto de Energía Solar, fue el de la tesis de Eguren, la npp ⁺ , el que mejores resultados dio. Por otro lado, se descubrió que las células solares bifaciales podían entregar hasta un 59% más de energía al año cuando se instalaban con una superficie blanca en su parte posterior, lo que mejoraba la radiación reflejada del sol ( radiación albedo ) que llega a la cara posterior de las células. ^[26]^[27] Se podría haber esperado que este hallazgo ocurriera más fácilmente en España, donde las casas, especialmente las rurales, en el sur, son frecuentemente encaladas . Por lo tanto, se fundó una empresa derivada para fabricar módulos y células solares bifaciales, basados en el desarrollo de npp ⁺ , para explotar comercialmente su producción de energía mejorada cuando se instalan adecuadamente con superficies de alto albedo detrás, ya sea suelo o paredes. ^[28]^[29]

Fundado en 1981 recibió el nombre de Isofotón (porque sus células utilizaban singularmente todos los fotones isotrópicos) y se estableció en Málaga , ciudad natal de Luque. Su capital inicial provino de familiares y amigos (por ejemplo, la mayoría de los empleados y personal investigador del Instituto de Energía Solar) más algo de capital público de un fondo de desarrollo industrial, SODIAN, propiedad de la Comunidad Autónoma de Andalucía . Zarpó con 45 accionistas, Luque como primer presidente y co-CEO, junto a su hermano Alberto, un avezado empresario industrial, y teniendo a Javier Eguren como CTO . Eguren y Sala lideraron la transferencia de tecnología del Instituto de Energía Solar a Isofotón. En 1983 la fábrica de Isofotón en Málaga tenía una capacidad de fabricación de 330 kW/año. de módulos bifaciales (con una plantilla neta de 15 personas) en un momento en el que el mercado mundial de la energía fotovoltaica rondaba los 15 MW. En aquella época, el mercado de las centrales fotovoltaicas terrestres, al que Isofotón orientaba su producción, consistía esencialmente en proyectos de demostración. ^[30] Así, los primeros hitos de la producción de Isofotón fueron la central eléctrica de 20kWp en San Agustín de Guadalix , construida en 1986 para Iberdrola , y una instalación aislada en 1988 también de 20kWp en el pueblo de Noto Gouye Diama ( Senegal ) financiada por Los programas españoles de ayuda y cooperación internacional .

A medida que Isofotón maduró, su estructura accionarial inicial de individuos fue reemplazada por grandes corporaciones de tecnología e ingeniería como Abengoa o Alcatel o bancos como BBVA . Tras la entrada de Alcatel como accionista mayoritario en 1987, se tomó la decisión de cambiar la producción a células fotovoltaicas monofaciales más convencionales, basadas en tecnología bajo licencia del fabricante fotovoltaico estadounidense Arco Solar, suponiendo así el fin de Isofotón como primera y hasta entonces única bifacial del mundo. fabricante de celdas. Sin embargo, Isofotón siguió avanzando con éxito y entre 2000 y 2005 se situó constantemente entre los 10 principales fabricantes de energía fotovoltaica del mundo. En 2015 se declaró en quiebra cuando, como casi todos los demás fabricantes fotovoltaicos europeos y occidentales de su época, no pudo resistir la presión competitiva de la nueva ola de fabricantes fotovoltaicos chinos.

Progreso posterior hasta la producción en masa.

Además de Isofoton, otros fabricantes fotovoltaicos especializados en aplicaciones espaciales informaron sobre desarrollos de BSC a escala de laboratorio, como COMSAT en 1980, Solarex en 1981 o AEG Telefunken en 1984. ^[31]^[32]^[33] A finales de Durante las décadas de 1980 y 1990 continuaron la investigación y la mejora de la tecnología de células solares bifaciales. En 1987, Jaeger y Hezel del ISFH (Instituto de Investigación de Energía Solar en Hamelín) produjeron con éxito un nuevo diseño de BSC basado en una unión única n ⁺ p, en la que el contacto posterior fue reemplazado por una rejilla metálica y todas las superficies intermetálicas fueron pasivadas con PECVD. -cultivado con nitruro de silicio , lo que da como resultado un 15% y un 13,2% de iluminación delantera y trasera, respectivamente. ^[34] De esta manera, estos dispositivos presentaban una unión frontal de capa de inversión de semiconductor aislante metálico (MIS-IL). Diez años más tarde, el mismo grupo de investigación reemplazó esta capa MIS con una unión pn difusa para producir dispositivos de laboratorio BSC con una eficiencia frontal del 20,1 % y una eficiencia trasera del 17,2 %. ^[35] En 1997, Glunz et al., en el Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar , produjeron dispositivos n ⁺ pn ⁺ 4 cm ^{2 con eficiencias de conversión delanteras del 20,6 % y traseras del 20,2 %.}^[36] Esta era una celda de doble unión (una de las uniones no conectada o "flotante") con la rejilla metálica solo en la superficie trasera, es decir, operando un BSC solar de contacto trasero interdigitado (IBC) y con la unión frontal flotante funcionando como pasivación. En 1997, SunPower , entonces el fabricante de células solares que producía las células de mayor eficiencia a través de su diseño de contacto posterior, publicó una investigación realizada por un equipo dirigido por su fundador, Richard Swanson , sobre un BSC de contacto posterior con una eficiencia frontal del 21,9% y una eficiencia trasera del 21,9%. 13,9%. ^[37] Se produjo una serie de prototipos de células y módulos, pero nunca llegó a producirse en masa.

En estos días, cuando el coste de los módulos fotovoltaicos era casi el único factor que impulsaba una adopción más amplia de la electricidad solar (como ha sucedido siempre después), y a pesar de su atractivo y del gran esfuerzo de investigación realizado, la complejidad añadida de los BSC impidió su adopción para las grandes empresas. producción a escala como sólo había logrado hasta ahora Isofotón. Se propusieron y demostraron aplicaciones específicas en las que las BSC presentaban ventajas competitivas, incluso hasta el punto de involucrar algunas producciones piloto. Por ejemplo, protección solar con módulos fotovoltaicos bifaciales en fachadas o garajes. ^[38] Una demostración de aplicación célebre fue la de Nordmann et al. en 1997, consistente en una barrera acústica fotovoltaica de 10 kW a lo largo de un tramo de 120 m orientado de norte a sur de la autopista A1 en Wallisellen (al norte de Zúrich). Las células BSC aquí fueron fabricadas por las empresas alemanas ASE (más tarde RWE Schott Solar GmbH) y Kohlhauer basándose en una patente de sistema de TNC Energie Consulting, y desde entonces esta aplicación se ha replicado abundantemente. ^[39]

Con el cambio de milenio se empezaron a trazar de nuevo el camino hacia la producción industrial de células y módulos BSC. En 2000, el fabricante japonés Hitachi publicó los resultados de su investigación en BSC con otra celda n ⁺ pn ⁺ similar a un transistor con una eficiencia delantera del 21,3% y una eficiencia trasera del 19,8%. ^[40] En 2003, Hitachi había desarrollado la tecnología de módulos BSC, que en 2006 obtuvo la licencia de la empresa estadounidense Prism Solar. ^[41] En 2004, un equipo dirigido por el Prof. Andrew Blakers de la Universidad Nacional de Australia publicó sus primeros resultados sobre la tecnología denominada Sliver BSC, que había seguido la ruta de diseño previamente propuesta por Mori y también realizada por el IES-UPM por Sangrador. y Sala, es decir, una pila de células bifaciales conectadas lateralmente que no requerían rejillas metálicas, aunque para entonces con medios más avanzados con los que se micromecanizaron miles de células a partir de una oblea de silicio tipo p. ^[42]^[43] La tecnología se transfirió posteriormente a Origin Energy , que planificó la fabricación a gran escala para el mercado australiano en 2008, pero finalmente esto nunca ocurrió debido a la presión de precios de la competencia china. ^[44] En 2012, Sanyo (posteriormente adquirida por Panasonic ) lanza con éxito la producción industrial de módulos fotovoltaicos bifaciales, basados en su tecnología HIT (Heterojunction with Intrinsic Thin Layer) . ^[45]^[46] En 2010, ECN publica los resultados de su investigación sobre BSC, basándose en el entonces clásico BSC p ⁺ nn ^{+ Back Surface Field.}^[47] Esta tecnología, denominada n-PASHA, fue transferida al principal fabricante chino de energía fotovoltaica Yingli en 2012, que comenzó a comercializarla bajo la marca Panda. ^[48] Yingli era en ese momento el productor fotovoltaico número uno con el 10% de los envíos mundiales, y esta transferencia de tecnología por parte de ECN puede considerarse un hito en la mayoría de edad de las BSC, en las que la tecnología es recogida por los, para entonces, poderosos fabricantes chinos, principales responsables de la fuerte caída que experimentaron los precios de la energía fotovoltaica desde principios de la década de 2010.

Para 2020, el directorio de empresas solares ENF Solar enumera 184 productores de paneles solares bifaciales y, según la Hoja de ruta tecnológica internacional para la energía fotovoltaica, tenían una participación del 20% del mercado fotovoltaico general y su pronóstico es que esta participación aumentará al 70. % para 2030. Al mirar hacia atrás en la historia de desarrollo de las BSC, parece claro que la industrialización total de las células solares fotovoltaicas monofaciales y el desarrollo de su mercado actualmente en auge, era una condición necesaria para que las BSC se convirtieran en el siguiente paso en el avance de Tecnología de células solares fotovoltaicas, con un mercado y una industria solares que pueden así aprovechar al máximo sus ventajas de rendimiento.

Células solares bifaciales actuales

Varias revisiones en profundidad sobre las células solares bifaciales y sus elementos tecnológicos cubren el estado actual del arte. Resume los diseños de BSC más habituales que se comercializan actualmente y luego ofrece un repaso de sus aspectos tecnológicos. ^[49]^[50]^[3]

Tipos de BSC en el mercado

Actualmente se encuentran disponibles en el mercado fotovoltaico varios módulos fotovoltaicos bifaciales con diferentes arquitecturas para sus BSC. Estos incluyen el contacto trasero con emisor pasivado (PERC), el contacto trasero con emisor pasivado con difusión local (PERL), el contacto trasero con emisor pasivado totalmente difuso (PERT), la heterounión con capa fina intrínseca (HIT) y el contacto trasero interdigitado (IBC).

IMPERTINENTE

Eficiencia: 19,5–22% (delantero), 17–19% (trasero)
Bifacialidad: 80-90%
Se comercializa principalmente (por ejemplo, Yingli , Trina , LG ) en la oblea c-Si de tipo n debido a una vida útil más larga que la del tipo p y a la ausencia de boro en el material a granel, lo que evita la degradación inducida por la luz (LID).

Perla

Eficiencia: 19,8% (frontal)
Bifacialidad: 80-90%
Basado principalmente en oblea c-Si tipo p
El boro se difunde localmente en las zonas de contacto en la parte trasera.

PERC

Eficiencia: 19,4–21,2% (delantero), 16,7–18,1% (trasero)
Bifacialidad: 70-80%
Comercializado principalmente (por ejemplo, JA Solar , LONGi , Trina ), por ejemplo, en la oblea c-Si tipo p

IBC

Eficiencia: 23,2%
Bifacialidad: 70-80%
Basado principalmente en oblea c-Si tipo n
Sin contacto de rejilla metálica en la parte frontal

GOLPEAR

Eficiencia: 24,7%
Bifacialidad: 95-100%
Comercializado principalmente (por ejemplo, Panasonic , Hanergy ) en oblea c-Si tipo n

Aspectos tecnológicos

Las obleas de silicio se han utilizado tradicionalmente como sustratos celulares, aunque se han propuesto y probado otros materiales. El espesor del sustrato tiene un impacto esencial en los costes de material; Las obleas más delgadas suponen un ahorro, pero al mismo tiempo dificultan y encarecen su manipulación o afectan al rendimiento. Además, los sustratos más delgados pueden mejorar la eficiencia debido a la reducción de la recombinación masiva . ^[51]

Mientras que las células monofaciales requieren solo un paso de difusión para formar su única unión pn, las BSC requieren dos uniones pn con diferentes dopantes , lo que aumenta el número de procesos de alta temperatura en la fabricación y, por lo tanto, su costo. Una opción para simplificar este proceso es la codifusión, que consiste en la predeposición y dopaje de boro y fósforo en ambos lados de la célula simultáneamente; sin embargo, requiere controlar que no habrá dopaje cruzado. Otra opción de ahorro de costes es construir las uniones pn mediante implantación de iones en lugar de difusión.

Al igual que en las células monofaciales, los contactos frontales en las células BSC están principalmente serigrafiados con plata, lo que se convierte, debido al contenido de plata, en uno de sus elementos de coste importantes. Se llevan a cabo investigaciones para reemplazar los contactos plateados serigrafiados por contactos chapados en cobre, TCO o aluminio. Sin embargo, lo más viable hasta el momento ha sido reducir la cantidad de pasta de serigrafía utilizando células solares frontales sin barras y con hilos de contacto muy finos.

En las BSC, la recombinación en la interfaz metal-semiconductor en la superficie posterior se reduce en comparación con las células monofaciales, debido a que las primeras restringen esta interfaz a la de la rejilla metálica de la superficie posterior. Sin embargo, todavía es necesaria la pasivación de las superficies de silicio y ampliar su área con la de la superficie posterior. Nuevamente el objetivo es reducir la temperatura de los procesos de fabricación involucrados. Tradicionalmente la pasivación se obtenía por oxidación térmica ( SiO ₂ ); sin embargo, esto requiere una temperatura superior a 1000 ° C. Actualmente, la pasivación de la superficie del silicio se logra colocando nitruro de silicio ( SiN _x ) en ambos lados de la celda mediante deposición química de vapor mejorada con plasma ( PECVD ), que requiere 400 °C. Se pueden lograr temperaturas de deposición más bajas de ~225 °C pasivando con silicio amorfo hidrogenado , a-Si:H.

Parámetros de rendimiento de las células solares bifaciales.

La eficiencia de los BSC generalmente se determina mediante mediciones de eficiencia independientes de los lados delantero y trasero bajo un mismo sol. A veces, el BSC se caracteriza utilizando su eficiencia equivalente, definida como la eficiencia de una celda monofacial capaz de generar la misma potencia por unidad de área que la celda bifacial en las mismas condiciones de prueba. Alternativamente, la eficiencia equivalente se ha definido como la suma de las eficiencias de los lados delantero y trasero ponderadas por las cantidades relativas de irradiancia en ambos lados.

Otro parámetro relacionado es el factor de bifacialidad, definido como la relación entre las eficiencias delantera y trasera cuando se iluminan y se miden de forma independiente: ^[3]

${\text{Bifaciality factor }}(\%)=\left[{\frac {\eta _{\text{front}}}{\eta _{\text{rear}}}}\right]\times 100$

También es específico de las BSC la tasa de separación , que pretende medir el efecto de iluminación bifacial predicho por McIntosh et al. en 1997, por lo cual, la producción eléctrica de los BSC que funcionan bajo iluminación bifacial no necesariamente igualaría la suma de la producción eléctrica solo delantera y solo trasera, es decir, no es simplemente una combinación lineal de las características monofaciales: [ ^52]^{[53 ]}

${\text{Separation rate }}(\%)=\left[{\frac {X_{\text{front+rear}}}{X_{\text{front}}+X_{\text{rear}}}}\right]\times 100$

Normalmente , X representa uno de los parámetros característicos de la celda, como la corriente de cortocircuito J _sc , la potencia máxima P _max o la eficiencia η. Además, para caracterizar el funcionamiento del BSC bajo irradiación frontal y trasera simultáneas, la ganancia de irradiancia, g , se define como: ^[3]

$g={\frac {G_{f}+G_{r}}{G_{f}}}$ de modo que $x={\frac {G_{r}}{G_{f}}}=g-1$

y una eficiencia bifacial 1.x se puede definir como la eficiencia obtenida bajo una irradiancia simultánea de una cierta cantidad en la cara frontal y x veces esta cantidad en la parte posterior del BSC. Entonces la ganancia real de un BSC con respecto a uno monofacial se puede expresar a través del Producto Ganancia-Eficiencia, que es el producto de la ganancia de irradiancia g y la Eficiencia bifacial 1.x.

Referencias

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