Los paneles solares de mayor eficiencia y rendimiento usan tecnología monocristalina. Con este tipo de placas solares lograrás mayor potencia en tu tejado en el mismo espacio que si usaras otros paneles solares de menor eficiencia. En otras palabras, a mayor eficiencia, más wattios por metro cuadrado.

Hoy en día es frecuente encontrar en proyectos, licitaciones, ofertas…. paneles solares con 16% de eficiencia como paneles de alta eficiencia, y esto no es cierto. Un 16 % de eficiencia en un panel solar es una media estándar. La alta eficiencia, en paneles solares, se puede considerar a partir de un 19%.

Para saber identificar paneles solares eficientes de los que no lo son, no te fijes solo en la potencia del panel, debes mirar la potencia y los metros cuadrados del panel solar para saber su eficiencia. Eficiencia = Wattios del panel / superficie. Cuanto más elevado, más eficiente.

Las tecnologías de los paneles solares en 2022

Paneles policristalinos

Son los paneles con el proceso de fabricación más sencillo. Utilizan silicio de tipo P, en lugar del tipo N (utilizado en los paneles de más alta calidad). Esto los convierte en los más económicos del mercado. Su rendimiento a lo largo del tiempo y eficiencia serán menores.

Paneles monocristalinos

Son los más vendidos actualmente, también fabricados con silicio tipo P, pero ligeramente más eficientes que los policristalinos gracias a la disposición de los cristales de silicio en las celdas. Esta tecnología es mejor que la anterior. Sin embargo, hay innovaciones que han logrado mayores eficiencias.

PERC (Passivated Emitter Rear Cell)

Se utilizan capas adicionales reflectantes en la parte trasera de las células para absorber la mayor cantidad posible de fotones. Esta tecnología se suele utilizar tanto con paneles mono como policristalinos para elevar su eficiencia. Algunos fabricantes que emplean esta tecnología son: TrinaSolar, Jinko Solar Winaico, o Longi Solar.

Célula partida

Varios fabricantes están utilizando células partidas. Entre los beneficios de utilizar este tipo de células destaca la menor resistencia que presentan al paso de la corriente. También, la capacidad de operar a temperaturas más altas sin perder eficiencia.

Shingled Cells

Esta tecnología de paneles solares se basa en montar las células fotovoltaicas superpuestas unas sobre otras. En el espacio donde se superponen las células se instala un busbar, que conecta las distintas células. El resultado es un panel solar más eficiente. SunPower P series es una marca que emplea esta tecnología en sus paneles solares.

HJT – Heterojunction

Además de las capas de silicio comunes al resto de paneles, se usan capas extra de “silicio amorfo”. Esto reduce las pérdidas y aumenta la eficiencia. La empresa Panasonic es líder en esta tecnología.

IBC – Interdigitated Back Contact

Las celdas tienen una red de 30 o más conductores integrados en su parte trasera. Una celda común tiene 5 o 6 busbars en la parte trasera y delantera. El inconveniente de los busbars de la parte frontal es que crean una pequeña sombra sobre la celda. Esto provoca perdidas, por lo que eliminar estas sombras aumenta la eficiencia del panel solar. Un ejemplo de este tipo de paneles solares eficientes lo encontrarás en los modelos de SunPower Maxeon

Eficiencia de un panel según el tipo de célula solar

Los paneles más eficientes son los IBC Tipo N, con células monocristalinas de silicio. No obstante, la mayoría de fabricantes se decantan por fabricar paneles mono-PERC, menos eficientes, pero más económicos.

  • La eficiencia que se podría esperar de cada tipo de panel es la siguiente:
  • Policristalinos: 15 a 18%
  • Monocristalino: 16’5 a 19%
  • Policristalino PERC: 17 a 19’5%
  • Monocristalino PERC: 17’5 – 20%
  • HJT Tipo N: 19 a 21’7%
  • IBC Tipo N: 20 a 22’6%

El aumento de rendimiento en los paneles solares eficientes

Los paneles solares solo aprovechan una parte de la energía que reciben. Usando una tecnología híbrida, una empresa zaragozana consigue aprovechar el 89% de la luz solar que impacta en el panel.

La empresa española Abora Solar, que ha desarrollado un panel híbrido que obtiene electricidad y calienta al mismo tiempo. Según el fabricante esto permite alcanzar una eficiencia global del 89%, lo que implicaría la eficiencia más alta del mundo.

Utilizan una tecnología patentada, llamada aHTech, que permite producir electricidad y calor simultáneamente. Se basa en el principio de la cogeneración solar y consigue:

  • Generar electricidad para iluminar su hogar y alimentar todos los aparatos instalados en su casa a partir de energía natural.
  • Producir calor para calentar el agua, una piscina, el aire ambiente o incluso para hacer funcionar su sistema de calefacción por suelo.

Paneles solares más eficientes con estructura de sandwich

Existen multiples líneas de investigación para lograr paneles solares más eficientes. Un ejemplo, en este sentido es el trabajo dirigido por el Centro de Excelencia ARC. Sus investigadores han demostrado que las películas delgadas bidimensionales (2D) utilizadas en algunas células solares de perovskita se parecen mucho a un sándwich.

Anteriormente, los científicos pensaban que estas películas de perovskita 2D tenían una estructura de gradiente. En dicha estructura los componentes se encontraban en las profundidades del material. Los otros elementos complementarios estaban ubicados más cerca de la superficie, como la parte superior de una galleta.

Sin embargo, en un artículo técnico unos cientificos de la Universidad de Melbourne afirman que han encontrado la evidencia de una estructura similar a un sándwich. Se trata de dos capas del mismo tipo rodean una capa central que contrasta. Esta estructura de sandwich se comportaría de forma distinta.

Este diseño provoca que los excitones se muevan desde la capa central a ambas superficies de la película. Los excitones son cuasipartículas importantes para convertir la luz solar en electricidad. Mientras que los portadores libres transportan la carga para la recolección mediante electrodos, lo que ayuda a generar una generación de energía solar más eficiente cuando se incorporan en dispositivos.

La perovskita 2D

Los dispositivos de perovskita 2D son de particular interés debido a su estabilidad y durabilidad superiores en relación con las células de perovskita 3D. Los dispositivos prototipo 2D, desarrollados por los investigadores utilizando la infraestructura y la experiencia de CSIRO, han demostrado una eficiencia del 13%, lo cual es poco e implica continuar la investigación.

Con una mayor comprensión fundamental de la estructura, los investigadores ahora intentarán aumentar la eficiencia del dispositivo cambiando el grosor de las capas dentro del «sándwich» de perovskita. Además de las células solares, las películas de perovskita 2D mejoradas tienen aplicaciones importantes en diodos emisores de luz (LED) y fotodetectores, como imágenes de video, comunicaciones ópticas, imágenes biomédicas, seguridad, visión nocturna, detección de gases y detección de movimiento.

Las células solares de perovskita en los paneles más eficientes

Las células solares de silicio cristalino son las más usadas en el mundo. En Japón han encontrado nuevos mercados, como las instalaciones megasolares, residenciales, de fabricación y públicas. Para entrar más en estos mercados y para asegurar otros nuevos, resulta crucial hacer que los módulos solares sean más livianos y grandes.

Las células solares de perovskita tienen una importante ventaja estructural. Su grosor, incluida una capa de generación de energía, es solo una centésima parte de las células solares de silicio cristalino. Por ese motivo, los módulos de perovskita pueden ser más livianos en peso que los módulos de silicio cristalino.

La propiedad de peso ligero permite varios estilos de colocación. Por ejemplo. la instalación en fachadas y en ventanas mediante el uso de electrodos conductores transparentes. Esto puede conducir a la adopción generalizada de edificios de energía neta cero.

El Edificio de energía neta cero (Net Zero Energy Building, ZEB) es un edificio no residencial. Su característica principal es tener un sistema de control de carga de energía y de alta eficacia. Lo que le permite mantener la calidad del ambiente interior. También logra interesantes ahorros de electricidad y energía. Se puede decir, que el objetivo de este tipo de edificación es buscar que el balance primario anual de energía sea cero.

Además, como cada capa puede recubrirse directamente sobre los sustratos, pueden producirse más baratos. Esto es en comparación con la tecnología de proceso convencional. Esta es la razón por la que las células solares de perovskita están recibiendo atención como células solares de próxima generación.

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Las dificultades de las células solares de perovskita

A pesar de que la tecnología de perovskita logró una eficacia de conversión de energía del 25,2 %, resultó muy difícil depositar materiales de manera uniforme por toda el área grande usando tecnología convencional. Como resultado, la eficacia de conversión de energía se inclinó a disminuir.

En la búsqueda de  los paneles solares más eficientes cabe destacar la investigación realizada por el Instituto de Investigación de Tecnología Química de Corea. Ellos fueron los autores de probar el 25,2% de eficacia de conversión de energía de células de área pequeña.

paneles solares mas eficientes 2

Claves técnicas de los paneles solares más eficientes

💥 Mejora del componente del precursor de perovskita para un recubrimiento de inyección de tinta adecuado

Entre los grupos atómicos que formaron el cristal de perovskita, la metilamina tiene problemas de estabilidad térmica en el proceso de calentamiento durante la producción del módulo. El calor elimina la metilamina del cristal de perovskita y, como resultado, se destruye una cierta parte del cristal.

Al alterar cierta parte de la metilamina en formamidinio, cesio y rubidio que tienen un tamaño de diámetro de átomo apropiado. Se reveló que este método es eficaz para la estabilización de los cristales y que contribuye a una eficacia de conversión de alta potencia.

💥 Control de concentración, cantidad de recubrimiento y velocidad de recubrimiento de tinta de perovskita

Dentro del proceso de formación de película delgada con el método de recubrimiento por inyección de tinta, existe la flexibilidad para el patrón de recubrimiento, mientras que el patrón de puntos del material y la uniformidad de cristalización sobre la superficie de cada capa son esenciales.

Para satisfacer estos requisitos, al ajustar la concentración de tinta de perovskita a cierto contenido y al controlar con precisión la cantidad y la velocidad del recubrimiento durante el proceso de impresión, se dieron cuenta de la alta eficacia de conversión de energía del módulo de área grande.

Mediante la optimización de estas tecnologías a través del proceso de recubrimiento en la formación de cada capa, Panasonic tuvo éxito en aumentar el crecimiento de los cristales y en mejorar la uniformidad del espesor y de la capa de cristal. Como resultado, lograron una eficacia de conversión de energía del 16,09 % y dieron un paso al frente hacia la aplicación práctica.

💥 Creación de nuevos mercados y reducción de costes

Al darse cuenta de un costo de proceso más bajo y liviano para un módulo de perovskita de gran área, NEDO y Panasonic Corporation planearán crear un nuevo mercado en el que las células solares nunca se hayan colocado ni adoptado.

Sobre la base del desarrollo de cada material relacionado con las células solares de perovskita, NEDO y Panasonic apuntan a lograr una alta eficacia comparable con la de las células solares de silicio cristalino y a mejorar el esfuerzo para reducir el costo de producción a 15 yenes/W.

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Empresas tecnologicas de paneles solares más eficientes

Panasonic

Panasonic Corporation es líder a nivel mundial en el desarrollo de diversas tecnologías electrónicas y soluciones para clientes de las industrias de electrónica de consumo, inmobiliaria, automotriz y negocios B2B.

La empresa, que celebró su aniversario n.° 100 en 2018, se ha expandido por el mundo y, en la actualidad, opera 582 subsidiarias y 87 empresas asociadas a nivel global, lo que registró ventas netas consolidadas de 8003 billones de JPY para el año que finalizó el 31 de marzo de 2019.

La compañía está comprometida con la búsqueda de nuevos valores a través de la innovación en todas las líneas divisionales y utiliza sus tecnologías para crear una vida y un mundo mejor para sus clientes.

NEDO

La NEDO (Organización de Desarrollo de Nuevas Tecnologías Energéticas e Industriales) desempeña un papel importante en las políticas económicas y de industrialización del Japón a través de la financiación de actividades de desarrollo tecnológico.

La NEDO también actúa como un acelerador de innovación para realizar sus dos misiones básicas de abordar los problemas energéticos y ambientales globales y mejorar la tecnología industrial.

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