Más información sobre Paneles Solares Fotovoltaicos

Los paneles solares fotovoltaicos o módulos solares fotovoltaicos están formados por un conjunto de células fotovoltaicas que producen electricidad a partir de la radiación solar que incide sobre estas.

Los paneles solares fotovoltaicos o módulos solares fotovoltaicos se los clasifica por su potencia de generación, el parámetro estandarizado para clasificar su potencia se denomina potencia pico, y corresponde con la potencia máxima que el módulo puede entregar bajo unas condiciones estandarizadas, que pueden ser:

STC

  • Radiación de 1000 W/m²
  • Masa del aire 1,5
  • Temperatura de célula fotovoltaica o panel solar fotovoltaico de 25 °C (no temperatura ambiente).
  • La STC corresponde a la irradiación y espectro de la luz solar incidente en un día claro sobre una superficie solar inclinada con respecto al sol con un ángulo de 41,81º sobre la horizontal.

TONC

  • Radiación de 800 W/m²
  • Masa del aire 1,5
  • Temperatura de célula fotovoltaica o panel solar fotovoltaico de 20 °C (no temperatura ambiente).
  • Temperatura de Operación Nominal de la Célula, definida como la temperatura que alcanzan las células solares cuando se somete al módulo a una irradiancia de 800 W/m2 con distribución espectral AM 1,5 G, la temperatura ambiente es de 20 °C y la velocidad del viento de 1 m/s.
  • Baja Irradiación
  • Radiación de 200 W/m²
  • Masa del aire 1,5
  • Temperatura de célula fotovoltaica o panel solar fotovoltaico de 25 °C (no temperatura ambiente).

Las fábricas y laboratorios que hacen test de eficiencia a los paneles solares fotovoltaicos, poseen simuladores solares que aplican la irradiación exacta para tomar los valores de los módulos una vez que salen del proceso de fabricación, y pueden hacer un flash test indicando el número de serie de cada panel solar fotovoltaico con sus valores de generación bajo estas condiciones exactas. Este test en la región exclusivamente lo puede hacer el laboratorio de energías renovables de la UNI en la ciudad de Lima, en Ecuador no existe ningún laboratorio o universidad que tenga el simulador solar.

Los valores eléctricos que éste test debe determinar son:

  • Tensión para máxima potencia (Vmp) [V]
  • Corriente para máxima potencia (lmp) [A]
  • Tensión en circuito abierto (Voc) [V]
  • Corriente en cortocircuito (Isc) [A]

Estos valores van a determinar el voltaje nominal de trabajo de cada tipo de panel, pudiendo ser de 12Vdc, 24Vdc o 36Vdc nominales. Por ejemplo los paneles solares fotovoltaicos de voltaje nominal 12Vdc de una potencia nominal de 85Wp normalmente están en los siguientes rangos:

  • Tensión para máxima potencia (Vmp) [V]: > 18V
  • Corriente para máxima potencia (lmp) [A]: >4A
  • Tensión en circuito abierto (Voc) [V]: >21Vdc
  • Corriente en cortocircuito (Isc) [A]: >5V

Mientras que un panel solar fotovoltaico de voltaje nominal 24Vdc y de una potencia de 170Wp normalmente estará en los siguiente rangos:

  • Tensión para máxima potencia (Vmp) [V]: > 36V
  • Corriente para máxima potencia (lmp) [A]: >4,6A
  • Tensión en circuito abierto (Voc) [V]: >43Vdc
  • Corriente en cortocircuito (Isc) [A]: >5V

Para lograr esta potencia los fabricantes deben seleccionar el tipo de célula fotovoltaica que utilizarán para ensamblar un módulo. En el mundo existen pocos proveedores de células solares fotovoltaicas o lingotes monocristalinos y policristalinos, estos pocos fabricantes proveen a todas las fábricas en el mundo. El proceso para elaborar las células comprende los siguientes pasos:

  • Al lingote de cilicio se le da cortes en las esquinas para que sea más eficiente el uso del área en el panel, antes se utilizaban células fotovoltaicas redondas, pero no eran eficientes en el uso del área del panel, por lo que posteriormente se las hicieron más cuadradas para aprovechar el área del panel solar fotovoltaico y tener una mayor eficiencia por área.
  • Posteriormente se les hace un corte multiple o rebanada del lingote de silicio, en donde ya se obtiene las obleas de silicio monocristalino o policristalino, el espesor de cada oblea es del orden de las micras.
    • Una vez se obtiene la oblea de silicio se sigue los siguiente pasos:
    • Tratamiento de dopaje con fósforo, boro u otro elemento (depende de cada fabricante), para el mejoramiento de las condiciones del semiconducción.
    • Tratamiento químico para atacar bordes.
    • Micropiramidación para dar textura.
    • Aplicación de capa antireflectiva.
    • Aplicación de rejillas metálicas de conducción mediante serigrafía con pasta de plata u otra aleación con características adecuadas.
    • Medición y clasificación de acuerdo a características eléctricas.

En este último paso el fabricante de células fotovoltaicas utiliza un simulador de radiación solar, y hace una medición a cada una de las células fotovoltaicas determinando sus valores de generación, clasificando a las células por categorías. Las células fotovoltaicas de mayor generación (mayor eficiencia) se las clasifica juntas y se las vende a un mayor precio, a empresas con renombre que exigen valores mínimo de generación por célula. Las células que tienen menor eficiencia se las clasifica y se las vende también bajo las condiciones reales.

Los distintos fabricantes en el mundo adquieren las células en categorías, y conforman sus paneles logrando distintas eficiencias. Esta es la razón que aunque un panel solar fotovoltaico de una marca desconocida tenga la mimas área de un panel solar fotovoltaico de una marca como Panasonic, la eficiencia no es la misma y su potencia es menor ocupando la misma área.

El problema actual es que una gran parte de estos fabricantes de paneles solares indican valores de generación que no son reales, basados en el área de panel solar fotovoltaico que fabrican y no en mediciones reales, por lo que es muy común en nuestro mercado encontrar paneles que indican potencias de 140Wp y que en mediciones en laboratorio no llegan a 110Wp.

Al no tener facilidad para acceder a un laboratorio que cuente con un simulador solar, el usuario solamente puede confiar en que lo que el vendedor y el fabricante garantizan generar. Por esta razón RENOVAENERGIA S.A. ha marcado su estrategia en la selección de paneles solares fotovoltaicos basados en la seguridad que da una marca reconocida mundialmente, y que a pesar de tener costos más altos que sus competidores, garantiza una potencia real. Trabajar con PANASONIC y TOPCO nos permite garantizar nuestros diseños, ya que nos ofrecen la total seguridad de que los valores eléctricos indicados son reales. Para un sistema de telecomunicaciones que tiene que ser fiable, es de suprema importancia que el sistema solar fotovoltaico autónomo genere de acuerdo a la simulación técnica, de igual manera para un sistema de conexión de red que tiene una tarifa preferencial, el uso de paneles de alta eficiencia permiten retornar la inversión más rápido que los paneles de fábricas que utilizan células de baja eficiencia pero de menor costo.

Comercialmente las células fotovoltaicas que se utiliza para ensamblar paneles solares fotovoltaicos se las conoce como células solares basadas en obleas, consisten en lograr una superficie de cristal simple, una capa simple con unión diodo p-n, capaz de generar energía eléctrica a partir de fuentes de luz con longitudes de onda similares a las que llegan a la superficie de la Tierra provenientes del Sol. Estas células están fabricadas, usualmente, usando un proceso de difusión con obleas de silicio. Los materiales semiconductores que se utiliza en la actualidad son: silicio amorfo, silicio monocristalino, silicio policristalino, telururo de cadmio y sulfuros y seleniuros de indio. Siendo el silicio amorfo, monocristalino y policristalino los de mayor uso comercial a nivel mundial.

Estas células fotovoltaicas basados en obleas actualmente llegan a eficiencias que oscilan entre 14% al 18%, una vez conforman un panel este oscila entre el 12% al 16% de eficiencia. Comercialmente existe una célula solar fotovoltaica compuesta que utiliza una heterounión de una oblea de silicio monocristalino con una ultra delgada capa de silicio amorfo, que logra eficiencias superiores al 22% y tienen una mayor desempeño en altas temperaturas, llegando el panel a sobrepasar el 18% de eficiencia. Esta tecnología se llama HIT y es exclusiva de PANASONIC.

En fase de investigación existen tecnologías que teóricamente alcanzan el 45% de eficiencia, se investigan dispositivos que incluyen células fotoelectroquímicas, células solares de polímeros, células solares de nanocristales, células solares de tintas sensibilizadas, incorporación de nanotubos de carbono.