En 2018, se agregaron en el mundo 94.000 MW de nueva capacidad de generación solar fotovoltaica, lo que representa el 55% del total de la nueva capacidad de generación de energía renovable en ese año. En conjunto, existen casi 500.000 MW de potencia eléctrica fotovoltaica instalada. La energía solar es ya la tecnología de producción de electricidad preferida a nivel mundial, principalmente porque el coste de la electricidad producida con energía solar fotovoltaica ha venido reduciéndose de manera ininterrumpida en los últimos años. Entre 2010 y 2018 se produjo una disminución del 77% del coste promedio de la energía fotovoltaica producida (LCOE, Levelized Cost of Energy). Solo en 2018 el LCOE se redujo un 13%, apoyado en una disminución de los precios del módulo de silicio cristalino cercana al 30%.
Células y paneles solares fotovoltaicos
Cuando se habla de tecnología fotovoltaica es preciso distinguir entre las células y los módulos o paneles solares. Así, el elemento básico es la célula fotovoltaica, un dispositivo semiconductor que permite transformar la energía de la luz solar en energía eléctrica mediante el efecto fotoeléctrico. Los paneles solares están compuestos por conjuntos de células fotovoltaicas. Las familias de semiconductores para generación fotovoltaica se clasifican en:
La tecnología fotovoltaica basada en obleas de Silicio representó aproximadamente el 95% de la producción total en 2017, mayoritariamente de células policristalinas.
Cómo se fabrican
Las células fotovoltaicas de silicio monocristalino se obtienen a partir de obleas de silicio que se cortan de lingotes cilíndricos de silicio de cristal único. Debido a los procesos de fabricación requeridos, es el tipo de célula de silicio más costosa. Por el contrario, las células fotovoltaicas de silicio policristalino o multicristalino se obtienen a partir de bloques de silicio fundido, enfriado y solidificado, mediante un proceso de fabricación más barato pero que produce células menos eficientes energéticamente. Las células de silicio amorfo fueron las primeras células de capa fina que se comercializaron pero han ido retrocediendo en el mercado ante las células de silicio cristalino.
Los paneles se construyen uniendo las células fotovoltaicas de silicio. La conexión de células en paralelo se utiliza para aumentar la intensidad total producida mientras que la conexión en serie se usa para aumentar la tensión. Por delante, un vidrio protege a las células, y por detrás se pegan sobre un sustrato.
Récords de eficiencia energética
En los últimos años, se han ido batiendo anualmente los récords de eficiencia en la producción de energía mediante las distintas tecnologías fotovoltaicas. Así, la eficiencia récord de la celda de laboratorio es 26.7% para tecnología monocristalina y 22.3% para tecnología basada en obleas de silicio policristalino. La eficiencia de laboratorio más alta en tecnología de película delgada es 23.4% para CIGS y 21.0% para células solares CdTe.
Esto ha ayudado a que mejore también la eficiencia de los módulos o paneles solares elaborados a partir de estas células fotovoltaicas. En los últimos 10 años, la eficiencia de los módulos de silicio basados en obleas comerciales ha aumentado aproximadamente del 12% al 17%. Al mismo tiempo, la eficiencia de los módulos de CdTe ha aumentado del 9% al 18%. Por otro lado, se ha reducido significativamente la cantidad de material necesario, pasando en los últimos años de 16 g/Wp (gramos de silicio por Watio-pico) a aproximadamente 4 g/Wp, debido a la mayor eficiencia de las células pero también a la disponibilidad de obleas más finas.
Paneles solares híbridos
Una de las tecnologías emergentes más prometedoras es el panel solar híbrido, que es capaz de producir electricidad y agua caliente simultáneamente a partir de la energía solar. Se compone de un sistema fotovoltaico para la producción de electricidad y de un sistema hidráulico para la producción de agua caliente, que minimiza las pérdidas de energía y maximiza la producción fotovoltaica al reducir la temperatura del panel. Esta solución permite integrar dos tecnologías en un solo panel, satisfaciendo de manera más eficiente el consumo de energía eléctrica y térmica de los edificios.
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