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Paneles de energía
solar fotovoltaica

¿Cuáles son los tipos de paneles fotovoltaicos?

En el mercado existen varios tipos de paneles solares fotovoltaicos para uso doméstico. Los tipos más comunes son:

¿Cuáles son los tipos de paneles fotovoltaicos?

Alrededor del 90% de la tecnología fotovoltaica se basa en el uso de alguna variación del silicio. En el caso de los paneles solares destinados a uso doméstico, este porcentaje es todavía mayor.

La principal diferencia entre los diferentes tipos de placas fotovoltaicas es la pureza del silicio utilizado. Cuanto más puro es el silicio, mejor alineadas están sus moléculas, y mejor convierte la energía solar en electricidad.

De este modo, se establece una relación directa entre la pureza del silicio y la eficiencia de los paneles solares. Por el contrario, el aumento de la pureza del silicio implica procesos más caros.

El silicio cristalino es la base de las celdas monocristalinas y policristalinas.

Paneles solares monocristalinos de celdas de silicio

Panel solar fotovoltaico monocristalinoEn los paneles solares monocristalinos las celdas solares de silicio monocristalino (mono-Si), son bastante fáciles de reconocer por su coloración y aspecto uniforme, que indica una alta pureza en silicio.

En este tipo de paneles fotovoltaicos las celdas monocristalinas se fabrican con bloques de silicio o ingots, que son de forma cilíndrica.

Posteriormente, con el objetivo de reducir los costes de fabricación de las celdas fotovoltaicas monocristalinas y de optimizar el su rendimiento, se recortan los cuatro lados de los bloques cilíndricos para hacer láminas de silicio. Este recorte es el que les da este aspecto característico.

Una de las formas más sencillas para poder distinguir claramente un panel solar monocristalino de uno policristalino, es que en el policristalino las celdas no tienen esquinas redondeadas y son perfectamente rectangulares.

La diferencia básica entre una célula solar monocristalina y una policristalina es la composición del cristal de silicio. Las células monocristalinas están formadas por un único tipo de cristal de silicio, o sea que cuando se ha fabricado el cristal, se ha controlado el crecimiento del propio cristal de silicio para que solo se formara en una dirección, consiguiendo un alineamiento bastante perfecto de todos los componentes del cristal.

En cambio en las células policristalinas, no se controla el crecimiento del cristal de silicio, con lo que el cristal crece en todas direcciones creando un conjunto de cristales diferentes unidos entre sí.

Paneles fotovoltaicos policristalinos de silicio

Panel solar fotovoltaico policristalinoLos paneles fotovoltaicos policristalinos, a diferencia de los paneles monocristalinos, en su fabricación no se emplea el método Czochralski. En este tipo de panel solar el silicio en bruto se funde y se vierte en un molde cuadrado. A continuación se enfría y se corta en láminas perfectamente cuadradas.

Los primeros paneles solares policristalinos de silicio aparecieron en el mercado en 1981.

Los paneles solares a base de células policristalinas cuentan con una larga trayectoria en la industria, puesto que su fabricación arrancó ya en la década de los ochenta.

Su mayor ventaja respecto a las celdas monocristalinas parte de un proceso de producción de menor coste, que tira a la baja el precio final de estos sistemas.

Las células fotovoltaicas de los paneles solares policristalinos son más asequibles. Por otra parte, cuentan con algunas desventajas: La menor tolerancia al calor de estas celdas hace que cuenten con una eficiencia inferior a la alternativa monocristalina.

En concreto, se estima que en los paneles que incluyen estas celdas el ratio de eficiencia es de un máximo del 16%, fundamentalmente por la menor cantidad de silicio que incorporan.

El efecto negativo que las altas temperaturas provocan sobre estas células, que hace que sean aún menos atractivas que las monocristalinas para usuarios que residan en áreas cálidas, así como su menor eficiencia respecto al espacio, figuran también como desventajas de estos sistemas.

Paneles solares fotovoltaicos de capa fina

Panel solar fotovoltaico de capa finaEl fundamento de estos paneles es depositar varias capas de material fotovoltaico en una base. Dependiendo de cuál sea el material empleado podemos encontrar paneles de capa fina de silicio amorfo (a-Si), de teluluro de cadmio (CdTe), de cobre, indio, galio y selenio (GIS/CIGS) o células fotovoltaicas orgánicas (OPC)

Dependiendo del tipo, un módulo de capa fina presentan una eficiencia del 7-13%. Debido a que tienen un gran potencial para uso doméstico, son cada vez más demandados.

Los módulos fotovoltaicos de película delgada se fabrican depositando el material semiconductor sobre un sustrato similar al vidrio, para que los paneles solares rígidos se utilicen en exteriores; o plástico, en el caso de paneles flexibles para usos menos convencionales.

El módulo de película delgada se fabrica monolíticamente y no requiere el ensamblaje de varias celdas, como en el caso de los paneles de silicio cristalino, además, la cantidad de material semiconductor presente en el panel es considerablemente menor que los paneles hechos con celdas fotovoltaicas estándar, lo que reduce la Los costos de producción, por otro lado, el material depositado parece tener un alto defecto y, por consiguiente, los paneles de película delgada tendrán una eficiencia menor en comparación con sus equivalentes monocristalinos.

Los módulos de película delgada se subdividen en varias categorías según los materiales semiconductores depositados en él, entre los más comunes encontramos:

  • Silicio amorfo, en el que los átomos de silicio se depositan químicamente en forma amorfa, o estructuralmente desorganizados, sobre la superficie de soporte. Esta tecnología utiliza cantidades muy pequeñas de silicio (espesores del orden de micras). Los módulos de silicio amorfo generalmente muestran una eficiencia menos constante de las otras tecnologías en comparación con los valores nominales, a pesar de tener garantías en línea con el mercado. El dato más interesante se refiere al EROEI, que proporciona valores muy altos (en algunos casos incluso llega a 9), lo que demuestra la eficiencia económica de esta tecnología.
  • Telururo de cadmio (CdTe): estos son paneles solares más delgados con un precio más bajo y una menor eficiencia termodinámica.
  • El sulfuro de cadmio microcristalino (CdS), que tiene costos de producción muy bajos debido a que la tecnología utilizada para su producción no requiere el logro de las temperaturas muy altas requeridas en lugar de la fusión y purificación del silicio. Se aplica a un soporte de metal para recubrimiento por pulverización, es decir, se pulveriza literalmente como una pintura. Entre las desventajas asociadas con la producción de este tipo de células fotovoltaicas está la toxicidad del cadmio y la baja eficiencia del dispositivo.
  • Arseniuro de galio (GaAs), se trata de una aleación binaria con propiedades semiconductoras, capaz de garantizar rendimientos muy altos, debido a la propiedad de tener una brecha directa (a diferencia del silicio). Se utiliza principalmente para aplicaciones militares o científicas avanzadas (como misiones de exploración planetarias automatizadas o fotodetectores especialmente sensibles). Sin embargo, el costo prohibitivo del material monocristalino a partir del cual se fabrican las células lo ha destinado a un uso específico.
  • Diselenuro de cobre indio (CIS), con una opacidad que va del 100% al 70% obtenida a través de orificios hechos directamente en la película.
  • Indio cobre galio diselenuro (CIGS)
  • Heterojunction, literalmente unión entre diferentes sustancias, en la que se emplea una capa de silicio cristalino como superficie de soporte de una o más capas amorfas o cristalinas, cada una de las cuales está optimizada para una subbanda de radiación específica;
  • El silicio microesférico, en el que se utiliza silicio policristalino reducido en esferas con un diámetro de aproximadamente 0,75 mm enjaulado en un sustrato de aluminio;

Variantes propietarias

De las tecnologías mencionadas, solo lo amorfo y lo microesférico permiten la flexión del módulo: en el caso de lo amorfo no existe la estructura cristalina del material para evitar que se doble, en el caso de lo microesférico no es la célula (esfera) que se dobla, pero La rejilla de nido de abeja en la que se coloca.

 

Paneles solares híbridos

Otra variante de panel solar fotovoltaico son los paneles solares híbridos.

Este tipo de paneles permiten obtener energía eléctrica y energía solar térmica para agua caliente sanitária y calefacción en un mismo panel solar.

En el panel híbrido solar, se integra la tecnología fotovoltaica y la de la energía térmica solar: la energìa solar fotovoltaica, absorbe la radiación solar, mientras que la parte que no es capaz de acumular, el calor térmico, se recupera mediante un intercambiador de calor.

La utilización del intercambiador de calor permite aumentar la producción de electricidad y dispersar la energía del panel fotovoltaico en sí.

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Fecha publicación: 6 de noviembre de 2017
Última revisión: 28 de marzo de 2020