¿CUÁL ES LA ÚLTIMA TECNOLOGÍA EN MÓDULOS FOTOVOLTAICOS?

placas solares

El mercado de la energía solar fotovoltaica no deja de crecer y, con ella, la competencia entre fabricantes de equipos. Investigación y desarrollo tecnológico son las armas de una batalla que discurre en torno a dos objetivos estratégicos: conseguir el mayor rendimiento posible en cada panel solar y abaratar al máximo el coste de los equipos para un público que promete acudir en masa.

En este post os invitamos a dar un recorrido por algunos de los últimos desarrollos en tecnología fotovoltaica. Para ello, dividiremos la lista en tres grupos. En el primero hablaremos de tecnología innovadora de eficiencia energética que podemos encontrar en el mercado y que es asequible para cualquier bolsillo. Luego hablaremos de otros desarrollos de alto rendimiento que también están presentes en el mercado, pero cuyos precios son más onerosos. Para terminar, hablaremos de otros avances que se antojan interesante para el futuro de la energía fotovoltaica pero que aún ha de generalizarse más ampliamente.

evolución placas solares

Eficiencia energética

Muchos de los nuevos desarrollos de la tecnología fotovoltaica están pensados fundamentalmente para maximizar la eficiencia de las placas solares. No en vano, consumidores y profesionales del sector de la energía fotovoltaica suelen señalar a la eficiencia energética como el criterio más importante –si bien no el único- a la hora de establecer la calidad de un panel solar. Pero ¿en qué consiste exactamente la eficiencia? ¿Y cómo se mide? Explicado de forma simple, el rendimiento o la eficiencia de un panel solar describe qué porcentaje de la luz solar que incide sobre el panel se convierte realmente en electricidad. Lógicamente, cuanto mayor sea este porcentaje, mayor será la potencia (expresada en kWh) del panel y, por tanto su rendimiento, que es lo que al final nos interesa de cara al ahorro en nuestra factura de la luz. Así, a simple vista, los porcentajes de eficiencia que ofrecen la mayoría de fabricantes –entre un 15% y 22% en los mejores casos- puede parecer poca cosa pero tened en cuenta que el récord de eficiencia en la conversión de energía solar en electricidad está establecido en torno a un 24% .

tipos placas solares

PANELES SOLARES EFICIENTES Y ASEQUIBLES

Células PERC (Passivated Emitter Rear Cell)

Se trata de una de las tecnologías que más rápidamente se están popularizando, merced a su capacidad de aumentar la eficiencia de los paneles solares (17-21%, según modelos) sin que los costes se disparen. Quizá la mejor manera de entender el secreto de las células fotovoltaicas PERC es comenzar describiendo la anatomía de una célula convencional. Esta se compone de tres capas con propiedades eléctricas distintas: una capa exterior de silicio, denominada emisora, en contacto directo con la radiación solar, una capa intermedia (capa base), también de silicio, y una última capa inferior de aluminio BSF (Back Surface Field) que absorbe la radiación infrarroja que atraviesa las capas anteriores.

La tecnología PERC introduce en sus células fotovoltaicas una lámina adicional entre la capa intermedia y la capa inferior. Esta capa extra es reflectante, de manera que es capaz de evitar que los electrones de luz infrarroja penetren hasta la capa inferior de aluminio, donde se absorberían. En su lugar, la capa PERC los rebota hacia las capas superiores, generando mayor cantidad de electricidad y, en consecuencia, mayor potencia (llegando a superar los 300W en algunos modelos de 60 células) algo que resulta especialmente útil durante las primeras horas de la mañana y últimas de la tarde o en días de cielo nublado.

células perc

Módulos bifaciales

Como su propio nombre ya deja intuir, los módulos fotovoltaicos bifaciales están diseñados de manera que puedan producir energía solar por ambas caras de cada panel. Los paneles convencionales son “monofaciales”, es decir, capturan la luz del sol por su cara superior, mientras que la cara inferior es opaca. La energía que no se captura en las células fotovoltaicas de la cara superior simplemente se reflecta y se pierde. Los paneles bifaciales, por el contrario, cuentan con células fotovoltaicas en ambas caras del panel, de manera que aprovechan la radiación solar directa y también a la reflejada. Esto se traduce en un incremento de la producción energética en función de factores como que los módulos se instalen en superficies reflectantes o de colores claros, el ángulo de inclinación o la altura de la instalación, entre otros.

celulas bifaciales

Los paneles bifaciales pueden incorporar perfectamente células PERC pero es importante entender que el objetivo de la tecnología bifacial no es tanto incrementar el porcentaje de eficiencia del módulo solar como que éste genere más electricidad y, por tanto, más potencia. En este sentido, algunos fabricantes como LG, Longi o Lumos, entre otros, tienen en el mercado módulos bifaciales de 72 células alcanza los 350-395W de potencia. La forma de instalar este tipo de módulos es crucial para lograr un buen rendimiento. De este modo, una inclinación elevada -casi vertical- de los paneles consigue reducir la superficie sombreada y expone más fácilmente las dos caras de cada panel a la radiación solar, obteniendo así una mayor eficiencia energética. Por otro lado, esta forma de disponer la instalación hace que, por lo general, esta tecnología se tienda a utilizar más en superficies industriales planas o en instalaciones ancladas al suelo, no tanto en tejados residenciales.

SOLUCIONES AVANZADAS DE ALTO RENDIMIENTO SOLAR

Tanto las células fotovoltaicas PERC como los paneles solares bifaciales ya están presentes en una gran variedad de módulos fotovoltaicos de distintos fabricantes. Sin embargo, también están convergiendo en el mercado un buen número de desarrollos que podríamos denominar “de marca”, puesto que son propios de cada fabricante. Suelen ofrecer un rendimiento energético muy avanzado, si bien es cierto que duelen más al bolsillo, llegando en ocasiones a doblar el precio de los módulos convencionales. Veamos algunos ejemplos:

Serie NeON de LG

La última generación de módulos fotovoltaicos LG, como los NeON R o los NeON 2 (que incluyen un model bifacial) consiguen un alto rendimiento energético gracias a soluciones innovadoras propias del fabricante surcoreano. El módulo NeON R (60 células), buque insignia de catálogo solar de LG, presenta placas solares de 60 células que carecen de electrodos en su parte frontal, aumentando así la superficie útil de cada panel y ofreciendo un porcentaje de rendimiento que llega al 21.4% (370W). Por su parte, los NeON 2 y NeON 2 Black consiguen un 19.6% de eficiencia (330W) en sus módulos estándar de 60 células, merced a que incorporan la tecnología Cello, que mejora la ingeniería de los módulos sustituyendo las barras colectoras de energía convencionales por 12 alambres circulares que permiten dispersar más fácilmente la luz solar a todo el módulo y reducir las fugas de electricidad.

Placa solar LG NeON

Panasonic HIT

Varios fabricantes de equipos fotovoltaicos han explorado en los últimos años el uso de la denominada tecnología de heterounión en la fabricación de células solares, si bien es Panasonic quien, en su serie de paneles solares “HIT”, ha apostado más por este tipo de desarrollo, con excelentes resultados (los modelos N330 o N325K superan ampliamente los 300W con un porcentaje de eficiencia que supera el 19%). Es común que las células fotovoltaicas convencionales puedan experimentar pérdidas en la generación de energía debidas a zonas defectuosas en su estructura interna. Panasonic, sin embargo, usa una base de silicio monocristalino común a la que añade otras capas adicionales de silicio amorfo en ambas caras de la célula. Este procedimiento, denominado heterounión, no sólo consigue reducir las zonas defectuosas, incrementando así el rendimiento de los paneles, sino que arroja un excelente coeficiente de temperatura en los paneles del gigante tecnológico japonés. Pongamos esto en un cuadro, destacado: El coeficiente de temperatura mide de reducción de potencia energética que se produce en las células fotovoltaicas a medida que la temperatura de estas se incrementa (debido, por ejemplo, a un día de mucho calor)

Placa solar Panasonic Hit

SunPower: nueva arquitectura y células Maxeon

El fabricante de tecnología fotovoltaica SunPower brinda también innovaciones interesantes al mercado, todas ellas encaminadas a incrementar el rendimiento de las placas solares. En particular, la compañía estadounidense apuesta por aumentar al máximo el área de captación de cada panel eliminando las conexiones metálicas entre células solares en la cara superior de los paneles. Se trata de un nuevo modo de plantear la estructura del panel fotovoltaico que evita que estas interconexiones resten espacio “útil” al panel y lo expongan a los efectos de la corrosión.

El resultado, que puede verse en su serie de paneles Performance, es un diseño innovador en el que las células se colocan en cascada y simulan una superficie de baldosas (Shingled Cells, en inglés). Las conexiones entre las células están en la cara posterior del panel y son flexibles y redundantes, de manera que el flujo de energía es constante. SunPower también ha desarrollado un nuevo modelo propio de célula fotovoltaica Maxeon con fondo de aluminio y superficie plana que optimiza notablemente la eficiencia de los paneles. Sirvan como ejemplo algunos modelos del fabricante americano de las Series X y Performance con porcentajes de eficiencia del 17-21% y entre 335 y 350W de potencia.

Placas solares Sunpower

AH60 de Abora: paneles híbridos

Uno de los desarrollos tecnológicos más interesantes del mercado en materia de eficiencia de paneles solares es español. Se trata los paneles híbridos, como el AH60 de la empresa Abora. Su porcentaje de eficiencia (16% y 260W para un módulo de 60 células) es menor que la que ofrecen módulos avanzados como los descritos antes pero este tipo de panel híbrido introduce una novedad muy interesante desde el punto de vista de la eficiencia energética entendida como ahorro, y es que los paneles híbridos son capaces de generar electricidad y agua caliente simultáneamente. Para ello disponen de células fotovoltaicas que producen electricidad, un sistema hidráulico que calienta el agua y una tecnología que consigue reducir al mínimo las perdidas térmicas.

Placas solares híbridas

PERC, paneles bifaciales, heterounión, células baldosa, células sin electrodos frontales, paneles híbridos… Pero es que hay más! Antes de pasar a hablar de lo que está aún por venir, te recomendamos que investigues otras tecnologías innovadoras en materia de eficiencia energética que ya pueden encontrarse en el mercado. Es el caso de los paneles solares con células cortadas a la mitad (Half Cut Solar Panels en inglés) ideados para incrementar la eficiencia del panel reduciendo la resistencia del mismo. O los paneles de doble cristal (Double Glass Panels en inglés), que aplican una finísima capa de vidrio que evita la fractura de las células fotovoltaicas y la degradación de los modulos.

LO QUE ESTÁ POR VENIR: ¿EL FINAL DEL SILICIO PARA PLACAS SOLARES?

Todo sector tecnológico en auge es terreno fértil donde sembrar expectativas y donde imaginar soluciones tecnológicas futuribles de todo tipo. En ocasiones, la viabilidad de estos proyectos acaba puesta en entredicho, como en el caso de las carreteras “asfaltadas” de paneles solares. Otras veces, sin embargo, los resultados preliminares son prometedores. Puede que este sea el caso del avance que está llamado a romper el techo de la eficiencia y la productividad de las instalaciones solares: las células fotovoltaicas orgánicas. Es de las apuestas más importantes para el futuro y se basa en la utilización de células fotovoltaicas no construidas a base de silicio, sino con elementos orgánicos o de materiales que imitan la estructura cristalina de minerales como la perovskita o la kesterita. Entre las características más alucinantes de este tipo de materiales está el hecho de que puedan “imprimirse” en láminas de plástico muy finas para aplicarlas después a superficies de todo tipo, desde vehículos a ventanas o incluso prendas de vestir. Pero ahí no acaba todo. Científicos de todo el mundo están trabajando para abrir camino no sólo en la aplicación de células fotovoltaicas a superficies, sino en la creación de nuevos materiales a partir de estas células. Es el caso de las ventanas fotovoltaicas (photovoltaic windows), basadas en un tipo de material similar al plástico y completamente transparente que, gracias a las células fotovoltaicas orgánicas, sería capaz de producir electricidad a partir de las ondas no visibles de la luz, es decir, las ondas infrarrojas y ultravioletas.

Placas solares orgánicas

Lógicamente, las espectativas que se han creado ante un material con las mismas innumerables aplicaciones del cristal y capaz de producir energía limpia son excepcionales. Desarrollos como estos abren un camino inexplorado y lleno de potencial para generalizar el uso de energías renovables. Por el momento, se están consiguiendo soluciones muy flexibles y ligeras, reciclables y con unos costes de producción considerablemente más bajos que los paneles con base de silicio, si bien aún no comercializables. La razón principal para ello tiene que ver precisamente con el tema principal de este post: la eficiencia. A día de hoy difícilmente se supera el 2-5% de promedio en este tipo de materiales. Universidades de todo el mundo siguen explorando métodos científicos y soluciones de ingeniería que permitan incrementar el rendimiento de esta tecnología y poder llevarla a su comercialización pero, hasta entonces, tendremos que seguir hablando de ellos como un proyecto ilusionante y cruzar los dedos.

No olvides, lo importante es no dejarse tentar por algunas de las innovaciones que hemos mencionado en este post y, por supuesto, desde Cambio Energético te animamos a que tengas en cuenta avances tan interesantes como la tecnología PERC o los paneles bifaciales cuando pienses en invertir en tu instalación fotovoltaica.

Eso sí, si lo que necesitas es simplemente una instalación estándar que te ayude a ahorrar en tu factura de la luz, nosotros seguiremos apostando por un buen set de paneles solares de tecnología policristalina de un fabricante de probada eficiencia. Así te asegurarás un alto rendimiento, una garantía solvente de hasta 25 años y un precio competitivo.

Sea cual sea tu opción, puedes contactar con nosotros cuando lo necesites y te daremos asesoramiento sin compromiso en todo lo relacionado con tu instalación fotovoltaica. www.cambioenergetico.com

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