Un poco de teoría

Cual es el mejor tipo de panel solar ?

07/01/2019


En este artículo, aprenderá todo lo que necesita saber sobre los diferentes tipos de paneles solares para uso doméstico (mono, policristalino y película delgada).

Comencemos con los diferentes tipos de paneles solares que existen actualmente en el mercado, enumeraremos sus ventajas y desventajas, y luego observaremos algunos escenarios típicos en los que ciertos tipos serían mejores que otros.

Casi el 90% de la potencia fotovoltaica del mundo actual se basa en alguna variación del silicio. Aproximadamente el 95% de todos los envíos de fabricantes estadounidenses al sector residencial fueron paneles solares de silicio cristalino.

El silicio utilizado en paneles fotovoltaicos toma muchas formas. La principal diferencia es la pureza del silicio.

Pero, ¿qué significa realmente la pureza del silicio?. Cuanto más perfectamente alineadas estén las moléculas de silicio, mejor será la célula fotovoltaica para convertir la energía solar (luz solar) en electricidad ( el efecto fotoeléctrico ).

La eficiencia de los paneles solares va de la mano con la pureza, pero los procesos utilizados para mejorar la pureza del silicio son costosos. La eficiencia no debe ser su principal preocupación. Como descubrirá más adelante, el costo y la eficiencia del espacio son factores determinantes para la mayoría de las personas.

PANELES SOLARES DE SILICIO MONOCRISTALINO

Las células solares hechas de silicio monocristalino (mono-Si), también llamado silicio monocristalino (monocristal-Si), son fácilmente reconocibles por un color uniforme externo y apariencia uniforme, lo que indica silicio de alta pureza.

Las células solares monocristalinas están hechas de lingotes de silicio, que son de forma cilíndrica. Para optimizar el rendimiento y reducir los costos de una sola célula solar monocristalina, se cortan cuatro lados de los lingotes cilíndricos para hacer obleas de silicio, que es lo que da a los paneles solares monocristalinos su aspecto característico.

silicio monocristalino
Ejemplo de Panel Monocristalino

Una buena manera de diferenciar los paneles solares monocristalinos y policristalinos es que las células solares policristalinas se ven perfectamente rectangulares sin bordes redondeados.

Ventajas paneles solares monocristalinos:

  • Los paneles solares monocristalinos tienen las tasas de eficiencia más altas ya que están hechos de silicio de la más alta calidad . Las tasas de eficiencia de los paneles solares monocristalinos son típicamente del 15-20%. SunPower produce paneles solares de la más alta eficiencia en el mercado estadounidense en la actualidad. Su serie E20 proporciona eficiencias de conversión de panel de hasta 20.1%. Actualización (abril de 2013): SunPower ha lanzado ahora la serie X con una eficiencia sin precedentes del 21,5%.
  • Los paneles solares de silicio monocristalino ahorran espacio. Dado que estos paneles solares producen las más altas salidas de potencia, también requieren la menor cantidad de espacio en comparación con otros tipos.
  • Los paneles solares monocristalinos producen hasta cuatro veces la cantidad de electricidad que los paneles solares de película delgada.
  • Los paneles solares monocristalinos duran más tiempo. La mayoría de los fabricantes de paneles solares conceden una garantía de 25 años a sus paneles solares monocristalinos.
  • Tienden a funcionar mejor que los paneles solares policristalinos de clasificación similar en condiciones de poca luz.

Desventajas paneles solares monocristalinos:

Los paneles solares monocristalinos son los más caros. Desde el punto de vista financiero, un panel solar que está hecho de silicio policristalino (y en algunos casos de película delgada) puede ser una mejor opción para algunos propietarios.

Si el panel solar está parcialmente cubierto de sombra, suciedad o nieve, todo el circuito puede dañarse. Considere la posibilidad de obtener microinversores en lugar de inversores de cadena central si cree que la cobertura será un problema. Los microinversores se asegurarán de que no toda la matriz solar se vea afectada por problemas de sombreado con solo uno de los paneles solares.

El proceso Czochralski se utiliza para producir silicio monocristalino. Resulta en grandes lingotes cilíndricos. Se cortan cuatro lados de los lingotes para hacer obleas de silicio. Una cantidad significativa del silicio original termina como desecho.

Los paneles solares monocristalinos tienden a ser más eficientes en climas cálidos. El rendimiento sufre a medida que sube la temperatura, pero menos que los paneles solares policristalinos. Para la mayoría de los propietarios, la temperatura no es una preocupación.

PANELES SOLARES DE SILICIO POLICRISTALINO

Los primeros paneles solares basados ​​en silicio policristalino, que también se conocen como polisilicio (p-Si) y silicio multicristalino (mc-Si), se introdujeron en el mercado en 1981. A diferencia de los paneles solares monocristalinos, los paneles solares policristalinos sí no requiere el proceso de Czochralski. El silicio en bruto se derrite y se vierte en un molde cuadrado, que se enfría y se corta en obleas perfectamente cuadradas.

panel policristalino
Ejemplo de Paneles solares policristalinos


Ventajas paneles solares de silicio policristalino:

El proceso utilizado para hacer silicio policristalino es más simple y cuesta menos. La cantidad de silicio residual es menor en comparación con el monocristalino.

Los paneles solares policristalinos tienden a tener una tolerancia al calor ligeramente menor que los paneles solares monocristalinos. Esto significa técnicamente que funcionan ligeramente peor que los paneles solares monocristalinos en altas temperaturas. El calor puede afectar el rendimiento de los paneles solares y acortar su esperanza de vida. Sin embargo, este efecto es menor, y la mayoría de los propietarios no necesitan tenerlo en cuenta.

Desventajas  paneles solares de silicio policristalino:

La eficiencia de los paneles solares policristalinos es típicamente del 13-16%. Debido a la menor pureza del silicio, los paneles solares policristalinos no son tan eficientes como los paneles solares monocristalinos.

Menor espacio-eficiencia. Por lo general, necesita cubrir una superficie más grande para generar la misma energía eléctrica que con un panel solar hecho de silicio monocristalino. Sin embargo, esto no significa que cada panel solar monocristalino funcione mejor que aquellos basados ​​en silicio policristalino.

Los paneles solares monocristalinos y de película delgada tienden a ser más estéticos ya que tienen un aspecto más uniforme en comparación con el color azul moteado del silicio policristalino.

PANELES SOLARES STRING RIBBON

Los paneles solares String Ribbon también están hechos de silicio policristalino. String Ribbon es el nombre de una tecnología de fabricación que produce una forma de silicio policristalino. Los cables resistentes a la temperatura se extraen a través de silicio fundido, lo que da como resultado cintas de silicio muy finas. Los paneles solares hechos con esta tecnología se parecen a los paneles solares policristalinos tradicionales.

Evergreen Solar fue el principal fabricante de paneles solares con la tecnología String Ribbon. La compañía ahora está en quiebra, lo que hace que el futuro de los paneles solares String Ribbon no esté claro.

Ventajas paneles solares String Ribbon:

  • La fabricación de paneles solares String Ribbon solo utiliza la mitad de la cantidad de silicio como fabricación monocristalina. Esto contribuye a reducir los costos.

Desventajas paneles solares String Ribbon:

  • La fabricación de paneles solares String Ribbon es significativamente más costosa en energía.
  • La eficiencia está, en el mejor de los casos, a la par de los paneles solares policristalinos de gama baja en torno al 13-14%. En los laboratorios de investigación, los investigadores han aumentado la eficiencia de las células solares String Ribbon hasta en un 18.3%.
  • Los paneles solares String Ribbon tienen la menor eficiencia de espacio de cualquiera de los tipos principales de paneles solares de base cristalina.

PANELES SOLARES DE PELICULA DELGADA (TFSC) THIN FILM

Depositar una o varias capas finas de material fotovoltaico sobre un sustrato es la esencia de cómo se fabrican las células solares de película delgada. También se conocen como células fotovoltaicas de película delgada (TFPV). Los diferentes tipos de células solares de película delgada se pueden clasificar por qué material fotovoltaico que se deposita en el sustrato:

  • Silicio amorfo (a-Si)
  • Telururo de cadmio (CdTe)
  • Seleniuro de galio de indio y cobre (CIS / CIGS)
  • Células fotovoltaicas orgánicas (OPC)

Dependiendo de la tecnología, los prototipos de módulos de película fina han alcanzado eficiencias entre el 7 y el 13% y los módulos de producción operan a aproximadamente el 9%. Se espera que las eficiencias futuras de los módulos aumenten cerca del 10-16%.

El mercado de PV de película delgada creció a una tasa anual del 60% de 2002 a 2007. En 2011, cerca del 5% de los envíos de módulos fotovoltaicos de los EE. UU.

Ventajas paneles solares de película delgada:

  • La producción en masa es simple. Esto los hace potencialmente más baratos de fabricar que las células solares de base cristalina.
  • Su apariencia homogénea los hace parecer más atractivos.
  • Puede ser flexible, lo que abre muchas nuevas aplicaciones potenciales.
  • Las altas temperaturas y el sombreado tienen menos impacto en el rendimiento del panel solar.
  • En situaciones donde el espacio no es un problema, los paneles solares de capa delgada pueden tener sentido.

Desventajas paneles solares de película delgada:

  • Los paneles solares de película delgada no son muy útiles en general en la mayoría de las situaciones residenciales. Son baratos, pero también requieren mucho espacio. Los paneles solares monocristalinos de SunPower producen hasta cuatro veces la cantidad de electricidad que los paneles solares de película delgada para la misma cantidad de espacio.
  • La baja eficiencia de espacio también significa que los costos de los equipos fotovoltaicos (por ejemplo, estructuras de soporte y cables) aumentarán.
  • Los paneles solares de capa delgada tienden a degradarse más rápido que los paneles solares monocristalinos y policristalinos, por lo que generalmente tienen una garantía más corta.

Los paneles solares basados ​​en silicio amorfo, telururo de cadmio y cobre indio seleniuro de galio son actualmente las únicas tecnologías de película delgada que están disponibles comercialmente en el mercado:

CELDAS SOLARES DE SILICIO AMORFO (a-Si)

Debido a que el rendimiento de la energía eléctrica es bajo, las células solares basadas en silicio amorfo tradicionalmente solo se han usado para aplicaciones a pequeña escala, como en las calculadoras de bolsillo. Sin embargo, las innovaciones recientes también los han hecho más atractivos para algunas aplicaciones a gran escala.

Con una técnica de fabricación llamada “apilamiento”, se pueden combinar varias capas de células solares de silicio amorfo, lo que se traduce en mayores tasas de eficiencia (típicamente alrededor de 6-8%).

Solo el 1% del silicio utilizado en las células solares de silicio cristalino se requiere en las células solares de silicio amorfo. Por otro lado, el apilamiento es costoso.

CELDAS SOLARES DE TELURURO DE CADMIO (CdTe)

El telururo de cadmio es la única tecnología de panel solar de película delgada que ha superado la rentabilidad de los paneles solares de silicio cristalino en una porción significativa del mercado (sistemas de varios kilovatios).

La eficiencia de los paneles solares basados ​​en telururo de cadmio usualmente opera en el rango de 9-11%.

First Solar ha instalado más de 5 gigavatios (GW) de paneles solares de película delgada de telururo de cadmio en todo el mundo. La misma empresa posee el récord mundial de eficiencia del módulo FV CdTe del 14,4%.

CELDAS SOLARES DE COBRE E INDIO SELENIO DE GALIO (CIS / CIGS)

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

Las tasas de eficiencia para los paneles solares CIGS generalmente operan en el rango de 10-12%.

Muchos tipos de células solares de película fina aún están en las primeras etapas de investigación y prueba. Algunos de ellos tienen un enorme potencial, y es probable que veamos más de ellos en el futuro.

Fuente: www.electricaplicada.com



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