En anteriores posts hemos analizado las características principales de las células solares más eficientes del mercado. Aquí en este texto vamos a ver detalles de los paneles fotovoltaicos donde se integran.
Gracias a los numerosos avances de la tecnología fotovoltaica alcanzados en los últimos años, la eficiencia media de los paneles comerciales ha pasado del 15 % a valores por encima del 22 %. Esto ha provocado que la potencia nominal de un panel de tamaño estándar haya pasado de 250 W a más de 400 W. Y ya hay en el mercado paneles de 700 W. Esto era algo impensable hace muy pocos años.
La eficiencia de los paneles solares viene determinada por dos factores principales: la eficiencia de las células fotovoltaicas que integra y la eficiencia total del panel en sí, que viene determinada por la disposición de las células en el panel y el tamaño de este. Vamos a ver primero cuestiones relativas a la eficiencia de las células y, a continuación, analizaremos la del panel.
Eficiencia de la célula solar
La eficiencia de la célula se calcula mediante una expresión muy conocida en el ámbito que es la siguiente:
Eficiencia = (VOC × ISC × FF)/Pincidente
Donde Pincidente es la potencia luminosa que incide sobre el panel; VOC es la tensión que genera la célula en circuito abierto (sin carga); ISC, la corriente en condiciones de cortocircuito; y FF lo que se conoce como factor de llenado. La gráfica muestra el concepto:
La eficiencia de la célula no debe confundirse con la eficiencia del panel. La eficiencia del panel fotovoltaico es siempre inferior a la de sus células, debido a los huecos que hay siempre entre las células del panel y a la estructura del marco que está incluida en el área del panel.
El tipo de célula que se elija desempeña un papel clave en la eficiencia del panel. Las características esenciales de las células actuales ya las hemos visto en post anteriores. Dependiendo de la tecnología de la célula, su eficiencia se sitúa en la actualidad entre el 20 % y el 26 %.
Eficiencia del panel fotovoltaico
La eficiencia de los paneles solares se mide en condiciones de iluminación estándar (Standar Test Condition, STC), que son las siguientes: temperatura de la célula: 25 °C; irradiancia solar: 1.000 W/m2; y una masa de aire de 1,5. La eficiencia de un panel se calcula de acuerdo con la siguiente expresión:
Hay que añadir que la eficiencia global del panel solar puede verse influida por multitud de factores. Los más determinantes son la temperatura de trabajo (a mayor temperatura de trabajo del panel, menos eficiencia), el nivel de irradiancia, el tipo de célula y la interconexión de las células. Lo analizaré con detalle en sucesivos post.
Los 10 paneles fotovoltaicos más eficientes en la actualidad
En los dos últimos años han aparecido en el mercado multitud de fabricantes que han comercializado paneles solares muy eficientes basados en células HJT, TOPcon e IBC de alto rendimiento, además de las más “clásicas” PERC. Los paneles Maxeon de SunPower están a la cabeza. Pero, por primera vez en décadas, otro fabricante, LONGi Solar, ha igualado el nivel de eficiencia de la renombrada serie Maxeon. LONGi Solar es el segundo fabricante que lanza un módulo con una eficiencia del 22,8 % basado en un diseño de célula IBC utilizando un sustrato de silicio tipo P, en vez de tipo N, como el de SunPower.
Otros paneles destacados son los de Canadian Solar, REC y Panasonic, que incorporan células HJT con silicio tipo N. Los paneles de nueva generación con células TOPCon tipo N cortadas a la mitad y barras colectoras múltiples de Jinko Solar, JA Solar, Jolywood y Q-cells han contribuido a aumentar la eficiencia de los paneles por encima del 22 %.
Los paneles más eficientes que utilizan células de tipo N se benefician de una menor tasa de degradación inducida por la luz, del orden del 0,25 % de pérdida de potencia al año. Esta tasa es extraordinariamente reducida. Si se calcula a lo largo de los 25 años de vida útil del panel, se garantiza que seguirán generando al final de su vida útil más del 90 % de la potencia nominal inicial.
A continuación, muestro la tabla de Clean Energy Reviews con los 20 paneles solares más eficientes en 2023, con detalles de la tecnología de células que incorpora cada uno. Como se puede apreciar, todas son del tipo IBC, HJT, TOPcon y PERC (ya descritos en los posts anteriores) y Half Cut. Estos últimos, por su relevancia y complejidad, los analizaré con detalle en un próximo post. También los hay que combinan varias de las tecnologías señaladas:
Los paneles multicristalinos de 60 células suelen ser menos eficientes y también de menor coste, pero cada vez tienen menos presencia en el mercado.
En la actualidad, hay unas enormes expectativas generadas en torno a las células solares de estructura tándem de silicio + perovskita, aún en fase de desarrollo. Pero se espera que sean comercialmente viables en los próximos años, con eficiencias cercanas al 30 %.
