Eficiencia del panel solar (Parte I)


La eficiencia del panel solar es una medida de la cantidad de energía solar que cae sobre la superficie de un panel y se convierte en electricidad. Debido a los actuales avances en la tecnología de células solares en los últimos años, la eficiencia promedio de conversión de paneles ha aumentado de 15% a casi 20%. Este gran salto en la eficiencia ha aumentado la potencia nominal de salida de los paneles de tamaño estándar de 240-260W a 300-330W.

La eficiencia del panel solar está determinada por dos factores principales, la eficiencia de la celda fotovoltaica basada en el diseño de la celda y el tipo de silicio, y la eficiencia total del panel basada en la configuración de la celda y el diseño del panel.

Eficiencia de la celda

La eficiencia de la celda está determinada por la estructura de la celda y el material de la base de utilizado, que generalmente es de tipo P o de tipo N. La eficiencia de la celda se calcula por lo que se conoce como Fill Factor (FF), que es la eficiencia de conversión máxima de una celda fotovoltaica a la tensión y la corriente óptimas.

El diseño de la celda juega un papel importante en la eficiencia, como el tipo de celda, el tamaño, la cantidad de Bus Bar entre otros. Las celdas IBC de mayor costo son generalmente las más eficientes (20-22%) ya que están construidas con silicio de tipo N de alta pureza y no sufren pérdidas por sombreado de bus bar, sin embargo las celdas mono PERC recientes también han alcanzado niveles de eficiencia superiores al 20%.

Eficiencia del panel solar

La eficiencia del panel está determinada por el tamaño total del panel, el tamaño individual de la celda y su diseño. También influye el número y tipo de celdas utilizadas, el diseño de la bus bar, la distancia entre las celdas y la interconexión de ellas. Incluso, aunque no lo parezca, el color de la lámina posterior protectora del panel puede afectar la eficiencia, ya que una lámina posterior negra absorbe más calor, lo que reduce la eficiencia de la celda.

Los paneles con células IBC son generalmente los más eficientes, seguidos de las células monocristalinas tipo half-cell y de múltiples bus bars, las células mono shingled y finalmente las células estándar mono de 60 células (4-5 barras). Los paneles policristalinos comunes de 60 celdas son generalmente los paneles menos eficientes pero de menor costo:

 

Hay que tener en cuenta que la eficiencia que se indica en el datasheet del panel solar debe ser la eficiencia del panel solar, no la eficiencia de la celda, que será mayor.

¿Por qué es importante la eficiencia?

El término eficiencia se usa mucho, pero un panel ligeramente más eficiente no siempre equivale a un panel de mejor calidad. Muchas personas consideran que la eficiencia es el criterio más importante al seleccionar un panel solar, pero lo que más importa es la calidad de fabricación que se relaciona con el rendimiento, la confiabilidad, el historial de la empresa y las condiciones de la garantía.

La eficiencia del panel solar generalmente da una buena indicación del rendimiento a largo plazo, especialmente dado que muchos paneles de alta eficiencia utilizan silicio de muy alto grado con un mejor rendimiento de temperatura y menor degradación con el tiempo, algunos fabricantes como ofrecen garantías con un 88% o más de Potencia de salida incluso después de 25 años de uso.

La eficiencia hace una gran diferencia en la cantidad de área de instalación requerida. Los paneles de mayor eficiencia requieren menos área, lo cual es perfecto donde el espacio de instalación es limitado y también puede permitir que se instalen sistemas de mayor capacidad.

Eficiencia en la práctica

En la vida real, la eficiencia operativa del panel depende de una serie de factores externos que se enumeran a continuación, lo que pueden contribuir a reducir enormemente la eficiencia tanto del panel como del sistema en general:

• Temperatura de la celda
• Sombreado
• Orientación del panel
• Ubicación (latitud)
• Época del año
• Polvo y suciedad

Los dos factores que tienen el mayor impacto en la eficiencia del panel en la vida real son la temperatura de la celda y el sombreado. Por supuesto, si un panel está completamente sombreado, la potencia de salida será casi cero, pero el sombreado parcial también puede tener un gran impacto, no solo en la eficiencia del panel, sino también en la eficiencia del sistema. Por ejemplo, un ligero sombreado puede reducir la potencia de salida del panel en un 50% o más, lo que a su vez puede reducir la potencia del string en un 20-30%. Los strings están conectados en serie y sombrear un panel afecta a todo el string. Por lo tanto, es muy importante tratar de reducir o eliminar el sombreado si es posible. Afortunadamente, existen dispositivos adicionales especiales conocidos como optimizadores y microinversores que pueden reducir el efecto negativo del sombreado en todo el string, especialmente cuando solo unos pocos paneles están sombreados.

Eficiencia – El coeficiente de temperatura de potencia

La potencia nominal de salida de los paneles solares medida en watts (W) se realiza en condiciones de prueba estándar (STC) y se mide a una temperatura de celda de 25°C. Sin embargo, en la vida real, la temperatura de la celda generalmente aumenta mucho más de 25°C dependiendo de la temperatura ambiente, la hora del día y la cantidad de radiación solar.

En general, la temperatura de la celda está alrededor de 25-35°C más alta que la temperatura ambiente, lo que equivale a una reducción de aproximadamente el 8-14% en la potencia total, dependiendo del tipo de celda fotovoltaica.

El aumento de la temperatura de la celda reducirá la potencia de salida en una cantidad específica para cada grado por encima de 25°C. Esto se conoce como el coeficiente de temperatura de potencia que se mide en %/°C. Las celdas monocristalinas tienen un coeficiente (o pérdida) de temperatura promedio de -0.38 %/°C, mientras que las celdas policristalinas son ligeramente más altas a -0.41%/°C. Las celdas IBC monocristalinas tienen un coeficiente de temperatura mucho mejor, alrededor de -0.30 %/°C, mientras que las celdas con mejor rendimiento a altas temperaturas son las células HJC que son tan bajas como -0.26 %/°C.

A continuación podemos observar una comparación del coeficiente de temperatura de potencia: más bajo es más eficiente

• Células policristalinas – 0.4 a 0.43 %/°C
• Células monocristalinas – 0.37 a 0.40 %/°C
• Células monocristalinas de IBC – 0.29 a 0.31 %/°C
• Células monocristalinas HJC – 0.26 a 0.27 %/°C

En general, tal y como se ha comentado, la temperatura de la celda está de alrededor de 25-35°C más alta que la temperatura ambiente, lo que equivale a una reducción de aproximadamente el 10-14% en la potencia de salida. Hay que tener en cuenta que la temperatura de la celda puede aumentar mucho más (hasta 80°C) cuando se instala en un techo de color oscuro durante días muy cálidos, sin viento por encima de los 40°C.

En TRITEC-Intervento contamos con el respaldo técnico de todos nuestros productos directamente por el fabricante, por lo que le aconsejamos resolver cualquier duda antes de proceder a la instalación de su sistema off-grid.

 

Raül Serrano
Responsable Departamento Técnico
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Móvil: +56 9 56984240

Fuente: Clean Energy Reviews 

 

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