TIPOS DE PANELES FOTOVOLTAICOS

Sin entrar en detalle de cómo se produce la electricidad en un panel (efecto fotovoltaico), actualmente en el mercado solar, encontramos paneles de diferentes tecnologías. Como muchos saben, el silicio sigue siendo el elemento fotosensible predominante en la tecnología actual de paneles, gracias a su capacidad de producir mayor electricidad que otros componentes. No obstante, actualmente se están empleando nuevas tecnologías en la producción de las celdas fotovoltaicas para aumentar la eficiencia y reducir el costo.

Los Paneles solares, están formados por agrupaciones de celdas fotovoltaicas. Estas celdas (de diferentes tecnologías según el tipo de panel) se conectan en serie para conseguir una tensión de salida de un valor deseado (12V, 36V, etc.) y a su vez conectadas en varias ramas en paralelo para aumentar la corriente.

En términos de las propias células, sólo ha habido un cambio importante. Durante la década de 1990, las células de poli-silicio se hicieron cada vez más populares. Estas células ofrecen menos eficiencia que aquellas de mono-silicio, pero se cultivan en grandes cubas que reducen en gran medida el coste de producción.

Los paneles en la década de 1990 y principios de 2000 incorporaban generalmente células de 5 pulgadas (125 mm), y desde el año 2008 casi todos los nuevos paneles utilizan células de 6 pulgadas (150 mm).

La explicación a esta evolución se basa en el uso inicial de esta tecnología, el cual se produjo de forma más general en aplicaciones espaciales. Su relación potencia- peso era mayor que la de cualquier otra tecnología competidora. El mercado aeroespacial estaba dispuesto a pagar cualquier precio para obtener las mejores células posibles, por lo que no había ninguna razón para invertir en soluciones de menor costo si esto reducía la eficiencia. Este éxito también fue la razón de su lento crecimiento.

En base a lo comentado anteriormente, en el mercado actual podemos encontrar estos tres tipos de paneles fotovoltaicos:

Los primeros se fabrican a partir del silicio puro fundido y dopado con boro. Los Policristalinos se fabrican de la misma forma que los monocristalinos, pero disminuyendo el número de fases de cristalización. Los paneles de capa fina sin embargo, se producen de forma diferente, depositando en forma de lámina delgada sobre un sustrato como vidrio o plástico.

A continuación podemos observar un resumen de las diferentes partes de un panel fotovoltaico:

Paneles Monocristalinos

Los paneles monocristalinos tienen una eficiencia mayor que los policristalinos (en condiciones STC). Su rendimiento de laboratorio es cercano al 24%, y su rendimiento comercial oscila entre 17 y el 20%. Este es un factor importante cuando no disponemos de mucha superficie para instalar paneles, ya que así podemos conseguir mayor potencia con el mismo espacio. Su vida útil también suele ser mayor que la de los paneles Policristalinos y generalmente se comportan mejor con radiación difusa. Estos factores hacen que su precio sea ligeramente superior a los policristalinos.

Paneles Policristalinos

Los paneles Policristalinos tienen un rendimiento de laboratorio cercano al 19%, y su rendimiento comercial oscila entre 13 y el 15%. A pesar de tener un rendimiento menor, los paneles policristalinos tienen un menor precio que los monocristalinos y un mejor comportamiento a altas temperaturas, con lo que bajo estas condiciones pueden generar más energía que el resto de paneles.

Paneles de Capa Fina

Los paneles de capa fina (thin film) generalmente tienen un rendimiento de laboratorio cercano al 13%, y su rendimiento comercial oscila entre 7 y el 9%.. Estos paneles se crearon básicamente para reducir costos de producción y salir de la posible escasez de silicio, haciendo que se empezara a investigar en celdas de otros materiales. Por lo tanto, una de sus principales ventajas, es que a pesar de necesitar mayor espacio para generar la misma energía que los paneles policristalinos o monocristalinos, su precio es mucho menor y muy atractivo. Además, tienen un buen comportamiento a temperaturas altas, y su aspecto estético es muy atractivo, lo que hace que se usen constantemente en aplicaciones para arquitectura.

Los paneles de capa fina más importantes son los de capa fina de cobre, indio y selenio (CIS) o de cobre, indio, galio y selenio (CIGS) y por último los paneles de capa fina a base de cadmio y telurio (CdTe).

Actualmente existe un importante aumento de demanda de paneles de capa fina transparentes y semi-transparentes debido a la atractiva integración arquitectónica en fachadas. Estos paneles también están disponibles en diferentes colores, lo que aumentan enormemente sus posibilidades de integración en diferentes ubicaciones. A continuación se muestran las posibilidades de los paneles transparentes y semi-transparentes:

Estos paneles cuentan con aprobación para su uso en la Ley 20.571 de Chile, con lo que si lo desea puede solicitarlos a TRITEC-Center.

Otros

Celdas flexibles
Actualmente existe un cierto interés en la investigación y desarrollo de otras tecnologías. Un ejemplo son las celdas fotovoltaicas flexibles, las cuales ya pueden verse en elementos cotidianos tales como por ejemplo mochilas. Estas celdas a pesar de disponer de poca potencia y eficiencia menor, tienen un menor costo de fabricación su aspecto estético atractivo posibilita un futuro uso para aplicaciones arquitectónicas.

Celdas orgánicas
Este tipo de celdas quizás pueden considerarse un derivado de las anteriores, ya que frecuentemente se les incluye dentro de las celdas solares flexibles, o llamadas de plástico debido a que están basadas en polímeros.
Este tipo de celdas pueden mejorar su eficiencia con el aumento de la temperatura, a diferencia de las celdas fotovoltaicas tradicionales.

Celdas esféricas
En la actualidad también se está investigando nuevas celdas con forma esférica a pequeño tamaño. Esta tecnología consiste en una matriz de pequeñas células esféricas capaces de absorber la radiación solar con cualquier ángulo, pudiendo aprovechar tanto la radiación reflejada como la difusa.

Conclusión
Si nos basamos en la eficiencia de las celdas fotovoltaicas, a día de hoy los paneles monocristalinos son los que presentan una mayor eficiencia, seguidos de los paneles policristalinos y los de capa fina. Si bien es cierto que en términos de laboratorio se ha conseguido una eficiencia superior al 45%, se ha determinado teóricamente que se puede convertir un máximo de 33.7% de la energía solar en electricidad. Si se quiere lograr una mayor conversión, entonces es necesario usar celdas combinadas de varias capas o tecnologías. Se estima que el límite para el silicio está alrededor del 29%.

Si bien este límite es un dato a tener en cuenta, cuando invertimos en un sistema solar, a diferencia de otras tecnologías, a día de hoy sólo con las celdas monocristalinas y policristalinas obtenemos la certeza de que su producción no disminuirá el 80% almenos durante los primeros 25 años, garantizando de esta manera la rentabilidad e inversión en nuestro sistema.