• THE MPV SOLAR REFERENCE

Elige tu módulo fotovoltaico



A la hora de elegir el panel solar idóneo no hay nada escrito porque las posibilidades son casi infinitas y la selección no depende únicamente del producto sino de otros factores como lo son los económicos, sociales o incluso logísticos.


Ejemplo factor económico: el módulo que más te encaja le supone al cliente un incremento de precio que no valora y no está dispuesto a pagar.


Ejemplo factor social: el módulo que más te encaja es desconocido para tu cliente y no le da confianza.


Ejemplo factor logístico: el módulo que más te encaja no está disponible en 2 meses y el cliente no está dispuesto a esperar ese tiempo.


Como ves hay aspectos que no son propios del panel pero que van de la mano con él y a veces la mejor solución no es un criterio técnico sino el conjunto de todos estos factores.


Pero como son temas que deben analizarse en cada caso vamos a obviarlos en esta ocasión y vamos a centrarnos en los que sí podemos controlar.


Si conoces bien las características que hacen particular a cada tipo de panel, tus decisiones serán más coherentes y sobre todo estarás cargado de argumentos sólidos para defender tu elección frente a esas otras que sólo pretenden “aprovecharse” del cliente.


En el mundo de los módulos fotovoltaicos hay dos conceptos que debes tener cristalinos:


EFICIENCIA


La eficiencia de un módulo relaciona la potencia que hay por superficie, es decir, los Watios por m2 de panel. Hay gente que cree que un módulo de 400W es “mejor” que uno de 350W y esto no es necesariamente cierto. Primero porque que un módulo tenga más potencia no es condición para ser mejor, simplemente tiene más potencia y punto y habrá que analizar su rendimiento (no confundir con eficiencia).

Y segundo porque hay que analizar el tamaño que está necesitando el módulo para tener esa potencia y ahí entra el concepto de eficiencia. Si el módulo de 400W y el de 350W tienen el mismo tamaño, el de 400W es más eficiente porque en la misma área hay 50W más.   Pero si el módulo de 400W es el doble de grande que el de 350W, el de 350W es más eficiente.


COEFICIENTE DE TEMPERATURA


Contrario a la creencia popular, un módulo pierde rendimiento cuanto más se calienta, es decir, que a cuanta más temperatura trabajen las celdas del módulo, menos energía solar es capaz de transformar en electricidad.

¿Sorprendido? Pues así es. Y no me extraña que te haya roto los esquemas porque el pensamiento de que cuanto más calor mejor es bastante común, aunque erróneo. Esto es así porque la gente asocia calor a sol, es decir, a radiación solar y mientras que sí es cierto que a mayor radiación más corriente puede generar el panel, también es cierto que a mayor calor más rendimiento pierde. Lo ideal sería mucha radiación con mucho fresquito.

Pues el parámetro que indica cuanto rendimiento se pierde en función de la temperatura (de la celda, no ambiente) es el coeficiente de temperatura y lo puedes encontrar en cualquier ficha técnica.




Realmente el fabricante da tres coeficientes de temperatura: uno para la variación de la Potencia, otro para la variación del Voltaje y otro para la variación de la Intensidad.


Con estos dos conceptos bien entendidos ya estás preparado para recibir LA LISTA. Ten presente que un módulo está compuesto por un conjunto de celdas que se conectan entre sí.


En una primera criba vamos a enumerar los módulos que te puedes encontrar según la naturaleza de la composición y estructura de las celdas que llevan.



Después, describiremos los tipos de módulos que existen a día de hoy en función de cómo esas celdas se montan en el módulo.


SEGÚN LA COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA DE LA CELDA


  • MONOCRISTALINOS: La naturaleza casi perfecta del material hace que los módulos monocristalinos (a nivel general) sean los más eficientes (19-20%) del mercado frente a los policristalinos (17-18%) o los de cristal amorfo (15%). Sin embargo, los fabricantes ya han conseguido alcanzar en la práctica las eficiencias teóricas obtenidas en laboratorio así que el monocristalino convencional está entrando en desuso en detrimento de paneles monocristalinos “con algo más”.

  • POLICRISTALINOS: Tradicionalmente han sido más económicos que los monocristalinos y por eso han sido muy populares. Además, a medida que se conseguía incrementar la eficiencia en poli (17-18%) acercándose poco a poco a la del mono (igualarla no es posible) hacia que muchos sistemas fotovoltaicos acabaran con tecnología policristalina. Curiosamente se da que, en términos generales, el poli tiene un coeficiente de temperatura menor al del mono, por lo que a altas temperaturas su pérdida de rendimiento es inferior.

Sin embargo, la obsesión por conseguir módulos de mayor eficiencia y la imposibilidad de conseguir más eficiencia en el poli, los fabricantes están dejando de producir módulos poli convencionales poco a poco.

  • PERC: PERC quiere decir Passivated Emitter Rear Cell y es una tecnología que se aplica tanto al mono como al poli para incrementar la eficiencia. ¿Cómo lo hacen? Pues la idea es muy sencilla, intentando optimizar los fotones que llegan a la celda.

Para explicarlo llanamente y no perdernos en demasiados tecnicismos, hay fotones que nos llegan con distinta energía, por eso existen los colores y cosas así y seguro que habrás oído hablar alguna vez de la luz infrarroja.


Pues resulta que la luz infrarroja, muy presente además en primeras horas de la mañana es capaz de atravesar la capa de la celda en la que conseguimos la corriente y por tanto no se aprovechan esos fotones y ahí es donde entra la tecnología PERC




En los módulos PERC, las celdas llevan en la parte posterior (en el trasero) una barrera que hace rebotar a los fotones que consiguen atravesar las primeras capas nuevamente hacia esas capas, optimizando así los fotones que llegan al módulo.


Así pues, un módulo con tecnología PERC tiene eficiencias más altas (22-23%) que su homólogo con celda tradicional. Además, gracias a esta capa de material dieléctrico que se añade la celda se calienta menos, por lo que el coeficiente de temperatura mejora también.

  • PESC, PERL, PERT: Estas tres tecnologías son variaciones de la tecnología PERC y que no vamos a entrar a explicar por su complejidad ya que habría que meterse en un mundo muy físico y no merece la pena porque a día de hoy no se están comercializando y es raro que un fabricante/distribuidor/instalador ofrezca módulos con alguna de estas tres tecnologías. ¿Quién sabe si en un par de años los empezamos a ver? Por el momento conviene que sepas que hay variaciones del PERT.


  • TIPO N (N-TYPE): Una celda fotovoltaica está compuesta por la unión de dos semiconductores que se modifican (se dopan). En función de qué dopante se introduzca el semiconductor será tipo P o tipo N. Así pues, para que una celda funcione tiene que tener estos dos tipos unidos, el P y el N. Sin embargo, una celda convencional se llama tipo P (aunque tiene también el tipo N porque el conductor P tiene más protagonismo.


Pues una de las evoluciones que ya están presentes es la de utilizar celdas tipo N en lugar de tipo P. Las de tipo N son más eficientes (+1 o +2%) que sus homólogas tipo P y además eliminan el efecto LID. Sin embargo, producir este tipo de celdas es un proceso más caro y todavía no tienen una gran acogida en el sector en comparación con las celdas tipo PERC.



  • HETEROJUNTION (HJT): Estos módulos llevan celdas tipo heterojunction que mezclan capas de material monocristalino con capas de material cristalino amorfo. Aunque parezca que el resultado de mezclar capas súper puras con capas “peores” no es bueno, el resultado es que se consigue una mejor recombinación de electrones lo que se traduce en unas eficiencias (25-26%) por encima de las que se consiguen con PERC.



Otra propiedad de los HJT es que su coeficiente de temperatura es muy bajo así que es de los mejores que se comportan a altas temperaturas. 

Otra característica es el precio, por encima de la media del mercado del resto de tipos.

Como dato curioso, este tipo de celdas sólo las producía Sanyo (Panasonic) hasta que la patente caducó en 2010. A partir de ahí, otras fábricas como Meyer-Burger se pusieron a trabajar. Desde entonces, los módulos Panasonic de este tipo se llaman HIT (de los más eficientes).


  • INTERDIGITATED BACK CONTACT (IBC): Lo que hace especial a estos módulos es que sus celdas no tienen los busbar en la parte frontal, sino que los llevan por la parte trasera. De esta manera los busbar no generan sombras sombras sobre la celda y la superficie de captación es mayor. Además, estas celdas tienen que ser sí o sí de tipo N.



Conclusión: la eficiencia del módulo (25-26% aprox) se incrementa por el uso de celdas tipo N que tienen además mayor superficie de captación.


Lo malo es que su coste es superior al resto, pero son de los módulos con mayor eficiencia del mercado y SUNPOWER es uno de los fabricantes que más hace uso de esta tecnología.


SEGÚN LA ESTRUCTURA DEL MÓDULO

  • CONVENCIONALES: son módulos, habitualmente de 60 o 72 celdas, que generan únicamente por la cara frontal. Son los de toda la vida, sin ninguna característica especial más allá del tipo de celda que llevan (lista anterior).



  • CELDA PARTIDA: Estos módulos se caracterizan por llevar mitades de celda en lugar de celdas enteras lo que da al módulo unas propiedades muy especiales.

Por un lado, la parte superior del módulo (en vista vertical) es independiente de la parte inferior, por lo que si existen sombras que afectan a una parte del módulo, la otra mitad no se ve perjudicada y te aseguras sí o sí como mínimo el 50% de la potencia.



Por otro lado, la eficiencia es ligeramente superior a la que se consigue en un módulo de celda completa porque no hay tantas pérdidas por efecto Joule (pérdidas que hay en un conductor cuando hay corriente).


¿Por qué? Porque al dividirlo en dos mitades independientes, la corriente que se maneja en cada parte es la mitad que, en un módulo de celda entera, y por tanto hay menos resistencia eléctrica.


Estos módulos están ganando mucha cuota de mercado y los puedes encontrar con la mayoría de celdas explicadas en la lista anterior.


  • OVERLAP: Todavía no se ha masificado esta tipología de módulo y no es muy conocido por el público en general, pero seguro que en un par de años estará mucho más presente.

Estos módulos NO TIENEN BUSBAR, ni por delante ni por detrás (como los de celdas IBC)… sino que las celdas se conectan eléctricamente y directamente unas con otras. Visualmente no verás ningún “hueco” blanco entre celdas.




La gran ventaja de esta tipología es que se reducen las probabilidades de aparación de microcracks o defectos por soldadura de los busbar y por tanto la garantía lineal a los 25 años suele ser superior (menor probabilidad de fallos y pérdida de potencia).


  • BIFACIAL: El concepto es bien sencillo. Son módulos capaces de producir energía tanto por la cara frontal como por la cara posterior.

Para ello los fabricantes eliminan la lámina opaca blanca posterior del módulo y a las celdas les eliminan la base de alumino y le colocan una capa de busbar en su parte posterior.




Mientras que la parte frontal del módulo se utiliza de la misma manera que uno monofacial captando mayormente la radiación directa, la parte posterior trabaja con radiación de albedo, esa radiación que nos da de rebote. Así pues, cuanta mayor distancia exista entre la cara posterior y la superficie (terreno, techo, otra fila de módulos) más radiación de albedo puedes captar, aunque depende de otros factores también como el color o la textura de las superficies.




La necesidad y obsesión por parte de los fabricantes de conseguir módulos cada vez más eficientes manteniendo un coste que se asumible por el mercado está haciendo que esta parte de la fotovoltaica esté más viva que nunca.


Cada poco tiempo aparece algún laboratorio, universidad, centro de investigación o fabricantes con un nuevo tipo de celda que rompe récords de eficiencia, pero, aunque en ese momento no sean tecnologías que puedan llevarse a módulos comerciales por coste, a medida que se vayan alcanzando las eficiencias teóricas de las tecnologías actuales, irán introduciéndose en el mercado.


No obstante, nos encontramos en un momento extraordinario en el que las posibilidades van más allá del simple mono o poli convencional. De hecho, la irrupción de tecnologías más eficientes a un coste prácticamente igual que la convencional está haciendo que tecnologías como el poli o incluso poli-PERC estén siendo desplazadas.


Así pues, a día de hoy puedes ver ejemplos de combinación de tecnologías como son los módulos bifaciales con celda partida monocristalina-PERC, como el BiHiKu de Canadian Solar.




Fuentes: Propia, SunPower, Longi, Jinko, JA-Solar, Sinovoltaics, Sanyo-Panasonic, Canadian Solar



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