Cuando se trata de empresas proveedoras de paneles fotovoltaicos, dos de las variables que influencian el costo es la tecnología y los materiales de los paneles fotovoltaicos. Vea cuáles son las 3 principales tecnologías utilizadas en la producción de placas fotovoltaicas:

¿Qué es una placa solar?

Una placa solar es una placa que captura la energía solar. O sea, se utiliza para convertir la luz solar en energía eléctrica y está compuesta por celdas o células solares fotovoltaicas. Al ser responsable de absorber la energía solar puede generar electricidad usando sus dos capas opuestas.

Es considerada como como una buena alternativa para generar energía limpia. La placa que captura la energía solar funciona de la siguiente manera: los fotones de la luz solar se absorven y luego se convierten en corriente eléctrica. De esta forma, la energía captada mediante paneles solares se puede utilizar de diferentes formas, ya sea en hogares, comercios, industrias e incluso en la iluminación exterior de espacios públicos.

Vale la pena señalar que los paneles solares tienen un mantenimiento mínimo, lo que contribuye a su lista de beneficios a la hora de elegir su proyecto. Por tanto, pueden durar años y no dañan el medio ambiente, sirviendo también como solución para calentar agua.

¿Quieres saber más? vea el siguiente vídeo:

¿Cómo escoger un Panel Solar?

¿Está pensando en comprar paneles solares, pero no sabe qué tipo de panel solar elegir? ¡Entonces estás en el lugar correcto! Hay una multitud de variables que deben tenerse en cuenta al comprar su panel solar fotovoltaico (PV): ¡En nuestro portal te podemos ayudar!

En este artículo aprenderás todo lo que necesitas saber sobre los diferentes tipos de paneles solares para su uso en empresas, hogares y plantas de energía solar y conocerás sus ventajas y desventajas.

Eficiencia del panel solar fotovoltaico

Cuando hablamos de la eficiencia del panel solar fotovoltaico (placa fotovoltaica), estamos hablando del porcentaje (%) de energía del sol que llega a la superficie del panel fotovoltaico y se transforma en energía eléctrica para nuestro consumo.

• Cuanto mayor sea la eficiencia del panel fotovoltaico, más vatios por metro cuadrado generará su sistema;
• Cuanto mayor es la eficiencia del panel fotovoltaico, menor es el tamaño del panel para la misma producción de energía;
• Suponiendo que lleguen 1000 Watts al panel solar fotovoltaico por hora, un panel fotovoltaico (placa fotovoltaica) con una eficiencia del 16,5% producirá 165Watt / hora por m² (solo funciona así en laboratorios). En realidad, hay otros factores a considerar, como la temperatura, la posición en la dirección del panel, etc.).

Aprenda más sobre la Eficiencia del Panel Solar

¿Cuáles son los tipos de paneles solares?

• Tipos de panel solar fotovoltaico
• Panel solar fotovoltaico de silicio monocristalino
• Panel solar fotovoltaico de silicio policristalino
• Panel solar de silicio amorfo (a-Si)
• Panel solar de telururo de cadmio (CdTe)
• Paneles solares de cobre, indio y selenuro de galio (CIS /CIGS)
• Células fotovoltaicas orgánicas (OPV)
• Panel Solar Híbrido – HJT

Panel solar fotovoltaico de silicio monocristalino

La tecnología monocristalina es la más antigua y tiene la mayor eficiencia. Los paneles solares de silicio monocristalino (mono-Si) son fácilmente reconocibles a corta distancia. Tienen un color uniforme, lo que indica silicio de alta pureza y esquinas típicamente redondeadas.

Están hechos de un monocristal de silicio ultrapuro, (lingotes de silicio de forma cilíndrica), este se corta en rodajas como un “salami” para hacer obleas de silicio individuales, que luego se tratan y se transforman en células fotovoltaicas. Cada célula fotovoltaica circular tiene sus “4 lados” recortados para optimizar el espacio disponible en el panel solar monocristalino y aprovechar mejor la zona del panel. El panel solar está compuesto por una matriz de células fotovoltaicas en serie y formaciones paralelas:

Eficiencia media del panel solar monocristalino: 15 – 22% Técnica: Czochralski Forma: Redondeado Tamaño estándar de las células fotovoltaicas: 10x10cm; 12,5×12,5 cm; 15×15. Color: azul oscuro o casi negro (con antideslumbrante), gris o azul grisáceo (sin antirreflejos).

Ventajas del panel solar monoctristalino

• Actualmente, los paneles solares monocristalinos tienen la mayor eficiencia entre las tecnologías comercialmente viables. La eficiencia de los paneles solares monocristalinos se encuentra actualmente entre el 15% y el 22%, sin embargo hay varios científicos investigando como aumentar la eficiencia;
• Los paneles solares de silicio monocristalino ocupan menos espacio. Dado que estos paneles solares tienen una mayor eficiencia, necesitan menos espacio para generar la misma cantidad de energía eléctrica;
• La vida útil de los paneles monocristalinos es de más de 30 años y vienen con una garantía de 25 años;
• Suelen funcionar mejor que los paneles solares policristalinos en condiciones de poca luz.

Desventajas del panel solar monocristalino.

• Los paneles solares monocristalinos son más caros. Desde un punto de vista financiero, un panel solar que está hecho de silicio policristalino y, en algunos casos, una película delgada puede ser una mejor opción para los propietarios que solo se preocupan por el costo;
• El proceso de Czochralski utilizado para producir silicio monocristalino da como resultado grandes lingotes cilíndricos. Se cortan cuatro lados de los lingotes para hacer las obleas de silicio, por lo que una cantidad significativa de silicio no se usa en esa celda y debe reciclarse.

“La eficiencia de las células fotovoltaicas individuales es mayor que la del panel solar en su conjunto. Esto sucede porque, al encapsular la célula fotovoltaica durante el proceso de montaje del panel solar, la luz que llega a la superficie de la célula fotovoltaica es filtrada por el vidrio en la parte superior del panel y por el EVA (material de encapsulación) reduciendo así la eficiencia del panel en su conjunto “.

Panel solar fotovoltaico de silicio policristalino

Los primeros paneles solares policristalinos a base de silicio, que también se conocen como polisilicio (p-Si) y silicio multicristalino (mc-Si), se introdujeron en el mercado en 1981. Tanto los mono como los policristalinos están hechos de silicio, la principal diferencia entre las tecnologías es el método utilizado para fundir los cristales. En policristalino, los cristales de silicio se fusionan en un bloque, preservando así la formación de múltiples cristales (de ahí el nombre policristalino). Cuando este bloque se corta y se rebana, es posible observar esta formación múltiple de cristales.

Una vez derretidos, se cortan en bloques cuadrados y luego se cortan en celdas como en los monocristalinos, pero son un poco más fácil de producirse. Son similares a un monocristal (monocristalino) tanto en rendimiento como en degradación, excepto que las células son ligeramente menos eficientes.

Eficiencia media del panel solar policristalino: 14 – 20%. Técnica: Fundición de polisilicio; Calentamiento en forma. Forma: Cuadrada Tamaño estándar de las células fotovoltaicas: 10x10cm; 12,5×12,5 cm; 15×15. Color: azul (con antideslumbrante), gris plateado (sin antideslumbrante).

Ventajas del panel solar policristalino:

• La cantidad de silicio residual generado durante el proceso de corte de las células fotovoltaicas es menor en comparación con el monocristalino;
• Los paneles policristalinos tienden a ser un poco más baratos que los paneles solares monocristalinos;
• La vida útil de los paneles policristalinos es de más de 30 años y vienen con una garantía de 25 años.

Desventajas de paneles solares policristalinos:

• La eficiencia de los paneles solares policristalinos suele ser entre el 14 y el 20%. Esto se debe principalmente a la menor pureza del polisilicio. Los paneles solares monocristalinos suelen ser más eficientes;
• Menos vatios / hora por m². Por lo general, se necesita un área más grande de paneles policristalinos para generar la misma cantidad de Watts / m² que el panel monocristalino. Esto no significa necesariamente que Mono sea mejor que Poli.

Panel solar de silicio amorfo (a-Si)

Como la producción de electricidad es baja en esta tecnología, las células solares basadas en silicio amorfo, y tradicionalmente solo se habían utilizado para aplicaciones a pequeña escala. Ej: calculadoras de bolsillo. Sin embargo, las innovaciones recientes han permitido que esta tecnología se utilice también en aplicaciones a gran escala. Con una técnica de fabricación llamada “apilamiento”, se pueden combinar múltiples capas de células solares de silicio amorfo, lo que da como resultado tasas de eficiencia más altas (típicamente alrededor del 6-9%). Solo el 1% del silicio utilizado en las células solares de silicio cristalino se necesita en las células solares de silicio amorfo. Por otro lado, el apilamiento tiene un coste elevado.

Panel solar de telururo de cadmio (CdTe)

El telururo de cadmio es la única tecnología de paneles solares de película delgada que ha superado el costo / eficiencia de los paneles solares de silicio cristalino en una parte significativa del mercado mundial de paneles solares. La eficiencia de los paneles solares basados ​​en la tecnología de telururo de cadmio generalmente opera en el rango de 9-16%.

First Solar ha instalado más de 5 gigavatios (GW) de paneles fotovoltaicos de película delgada basados ​​en tecnología de telururo de cadmio en todo el mundo. La misma empresa tiene el récord mundial de CdTe PV con una eficiencia del 16%.

Las instalaciones con paneles fotovoltaicos de CdTe suelen ser grandes campos solares (grandes plantas de energía solar).

Paneles solares de cobre, indio y selenuro de galio (CIS /CIGS)

En comparación con las otras tecnologías de película delgada anteriores, las células solares CIGS mostraron el mayor potencial en términos de eficiencia. Estas células solares contienen menos cadmio (el material tóxico que se encuentra en las células solares CdTe). La producción comercial de paneles solares CIGS flexibles comenzó en Alemania en 2011.

Las clasificaciones de eficiencia de los paneles solares CIGS normalmente operan en el rango del 10-12%. En 2019 la empresa Miasolé estableció el record de eficiencia alcanzando un 17.44%.

Muchos tipos de células solares de película delgada aún se encuentran en la fase de investigación y desarrollo, y en el futuro es posible que veamos algunas soluciones interesantes provenientes de esta tecnología.

Células fotovoltaicas orgánicas (OPV)

Una célula solar orgánica es un tipo de  célula fotovoltaica de polímero que utiliza la electrónica orgánica, una rama de la electrónica que se ocupa de la conducción de polímeros orgánicos o pequeñas moléculas orgánicas, para absorber la luz y transportarla para producir electricidad a partir de la luz solar mediante el efecto fotovoltaico.

La célula solar de polímero orgánico fue concebida hace muchos años como una tecnología fotovoltaica flexible y de bajo costo realizada mediante procesos de impresión, máquinas sencillas y materiales que son abundantes. Hoy en día, pocas empresas han logrado llevar la producción de células fotovoltaicas (OPV) a escala industrial.

En México está la CCEEA ERDM SOLAR, en Veracruz, que está desarrollando esta producción con tecnología principalmente Alemana, Solarever en Colima con tecnología Americana y Chinesa. Además un grupo de científicos del Centro de Investigaciones en Óptica (CIO), en Saltillo, están creando celdas solares orgánicas a base de grafeno, con el objetivo de alcanzar mayor conversión de energía solar a eléctrica. Para el desarrollo del modelo, este centro de investigación trabaja en la obtención del carbono y sus variantes, las cuales son caracterizadas mediante diferentes métodos ópticos, químicos y espectroscópicos, a fin de aplicarlos en celdas solares orgánicas.

La idea es fabricar celdas solares basadas sólo en materiales grafénicos, con el único objetivo de que un futuro próximo se dejen de utilizar las celdas de silicio que pueden ser “tóxicas” para el medio ambiente una vez descartadas.

Recientemente en 2020, un instituto de investigación francés consiguió crear una célula solar orgánica que alcanzó el 25% de efectividad bajo condiciones de laboratorio, se espera que 3 años o más estos productos puedan ser utilizados para sensores de temperatura-humedad y movimiento.

Panel Solar Híbrido – HJT

Hay una “nueva” tecnología en el mercado conocida como heterounión. Comercialmente, la eficiencia de los paneles que utilizan esta tecnología es del 21% al 24%.

En pocas palabras, este panel produce más energía por metro cuadrado y también funciona muy bien a temperaturas más altas, por lo que esta tecnología es ideal para algunos estados de la república, aunque lamentablemente aún no está disponible en el mercado.

Eficiencia comercial de la celda fotovoltaica: aproximadamente 24% Técnica: Czochralski / n-type c-Si Forma: Redondeada Tamaño de celda fotovoltaica estándar: 156 mm x 156 mm. Color: casi negro (con antideslumbrante)

Materiales utilizados en la fabricación de paneles solares.

Silicio (Si)

Casi el 80% de los paneles fotovoltaicos del mundo se basan en alguna variación de silicio. En 2018, alrededor del 85% de todos los sistemas de energía solar fotovoltaica instalados en hogares y empresas en el mundo utilizaron alguna tecnología basada en silicio (Si).

El silicio utilizado en los paneles solares adopta muchas formas, su principal ventaja es su pureza. Pero, ¿qué significa realmente “pureza de silicio”? Cuanto más perfectamente alineadas estén las moléculas de silicio, mejor será la célula solar para convertir la luz solar en energía eléctrica.

La eficiencia de los paneles solares “va de la mano” con la pureza del Silicio (Si), pero los procesos utilizados para mejorar la pureza del silicio y su tratamiento son costosos e impactan directamente en el precio del panel solar (55-60% del costo de un panel solar de tecnología de silicio cristalino convencional es debido al valor del silicio crudo purificado y tratado).

Sin embargo, la eficiencia no debería ser su única y principal preocupación. Como descubrirá ahora, factores como el espacio disponible, la garantía y el costo de los paneles también son factores determinantes para la mayoría de las personas.

Película fina

El depósito de una o varias capas delgadas de material fotovoltaico sobre un sustrato es la esencia básica de cómo se fabrican los paneles fotovoltaicos de película delgada. También se conocen como células fotovoltaicas de película fina (TFPV). Los diferentes tipos de paneles solares de película fina se pueden categorizar por  el material fotovoltaico que se deposita sobre el sustrato:

• Silicio amorfo (a-Si)
• Telururo de cadmio (CdTe)
• Cobre, indio y seleniuro de galio (CIS / CIGS)
• Células solares fotovoltaicas orgánicas (OPV)

Dependiendo de la tecnología de celdas fotovoltaicas de película delgada utilizada, los paneles de película delgada tienen eficiencias entre el 7-13%. Algunas tecnologías de paneles de película delgada ya se están acercando al 16%, siendo similar en eficiencia a los paneles policristalinos. En 2015, los paneles fotovoltaicos que utilizan tecnología de película delgada representan aproximadamente el 20% del mercado mundial de paneles solares fotovoltaicos. La mayoría son silicio cristalino.

Ventajas del panel solar de película fina

• La producción en masa es simple en comparación con la tecnología cristalina. Esto los hace potencialmente más baratos de fabricar que las células solares de base cristalina.
• Su apariencia homogénea es estéticamente agradable.
• Puede ser flexible, lo que abre una amplia gama de aplicaciones.
• Las altas temperaturas y la sombra de los árboles y otras obstrucciones tienen menos impacto en el rendimiento del panel solar de película delgada.

Desventajas del panel solar de película delgada.

• Los paneles solares de película delgada generalmente no se utilizan en la mayoría de las instalaciones de sistemas fotovoltaicos residenciales. Son económicos, pero también requieren mucho espacio..
• Debido a la menor eficiencia por m² el costo de la estructura de instalación, la mano de obra y el cableado tienden a aumentar.
• Los paneles solares de película delgada tienden a degradarse más rápidamente que los paneles solares monocristalinos y policristalinos, por lo que generalmente tienen una garantía más corta.

Precios de cada tipo de panel solar fotovoltaico

Cómo conseguir un panel solar más eficiente

La demanda de modelos de paneles solares más eficientes está aumentando, por lo que la elección del modelo de panel solar más eficiente debe hacerse en el momento de la planificación, garantizándose de que el gasto de recursos sea eficiente.

¿Qué significa cuando dicen que el Panel Solar tiene 36, 60 o 72 células?

Es posible que hayas escuchado de la empresa con la que está negociando la instalación de su sistema fotovoltáico que: “el panel es más eficiente ya que tiene 72 celdas fotovoltaicas”, bueno, con el crecimiento exponencial de este tipo de tecnología, hoy en día es más común encontrar módulos fotovoltaicos en el mercado con 72 celdas, debido a su rentabilidad y también al hecho de que los inversores evolucionan en términos de rango de voltaje de entrada, soportando rangos mayores de hasta 1000 Vatios. Por eso, en la actualidad este tipo de paneles es más viable y baratos, ya que pueden usar módulos con mayor potencia ( 72 celdas).

El tiempo empleado para colocar un módulo de 275 W (60 celdas) es el mismo que para colocar un módulo de 400 W (72 Celdas), pero si tenemos un sistema de 5600 W tendrás que colocar alrededor de 20/21 módulos de 275 W (21×275 = 5775W), si está utilizando módulos de 400 W tendrá el trabajo de poner solo 14 módulos (14×400 = 5600W).

Es posible encontrar módulos con número de celdas por debajo de 60, estos módulos se utilizan generalmente para sistemas off grid en los cuales los controladores / inversores necesitan voltajes más bajos alrededor de 12, 24, 48 Vátios. También es posible encontrar módulos con más de 72 Células con un pequeño aumento de tamaño, llegando hasta las 144 células, pero esta cantidad se alcanza debido a la reducción del tamaño de las células en comparación con los tamaños convencionales, aunque sea más eficiente.

Generalmente los módulos de 72 celdas tienen dimensiones cercanas a los 1000 mm de ancho y 1960 mm de largo pueden alcanzar potencias cercanas a los 400 W. Por otro lado, los módulos de 60 celdas suelen tener 1000 mm de ancho y 1650 mm de largo y pueden alcanzar potencias cercanas a los 300W. Eso es 300 mm extra largo. Si comparamos esto con los paneles solares originales de 36 celdas, la diferencia es mayor.

Las dimensiones de los Módulos, número de celdas y potencia pueden variar según el fabricante, a continuación mostramos una potencia promedio según el número de celdas que suelen tener los Paneles:

055W – 160W: 36 Celdas 250W – 315W: 60 Celdas 320W – 400W: 72 Celdas

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