El fabricante noruego REC Solar fue pionero en el desarrollo de paneles fotovoltaicos con células cortadas por la mitad o de media célula, o semicortadas (Half Cut Panel, en lo que sigue HCP), en 2014, diseñadas para aumentar la obtención de energía de los paneles solares. En este artículo, explicaré cómo funcionan los módulos HCP, por qué su diseño mejora el rendimiento de los paneles solares estándares, qué fabricantes los utilizan y qué potencial tienen.
¿Cómo funcionan los paneles solares HCP?
En esta tecnología, el panel fotovoltaico se divide por la mitad para que la parte superior funcione independientemente de la inferior. Esto significa que podrá generar más energía, ya que si una mitad del panel está en sombra, la otra mitad funcionará perfectamente. Es decir, a efectos prácticos, se puede decir que un panel de células HCP integra dos paneles en uno solo, aunque tiene más ventajas, que detallo a continuación.
Los paneles solares monocristalinos tradicionales suelen tener entre 60 y 72 células solares, por lo que cuando esas células se cortan por la mitad, el número de células del panel aumenta a 120 o 144 células, respectivamente. Suelen fabricarse con tecnología PERC o TOPcon, aunque también hay paneles HCP con células IBC. Las células se cortan por la mitad con un láser y, al reducirse a la mitad el área de cada una, la corriente que genera cada célula también se reduce a la mitad. En consecuencia, se reducen las pérdidas resistivas, lo que, a su vez, equivale a un mejor rendimiento. Veámoslo.
Ventajas e inconvenientes de los paneles HCP
Reducción de las pérdidas resistivas
Al disminuir a la mitad el área de la célula, la corriente total que generan se reduce también a la mitad. Esto desempeña un papel fundamental para reducir las pérdidas resistivas, que se producen principalmente en la resistencia en serie de cada célula y en la resistencia de las interconexiones entre ellas una vez montadas en el panel. Las pérdidas resistivas se describen mediante la bien conocida expresión:
Pdisipada = I2 x R
Donde I es la corriente generada por la iluminación en la célula y R la resistencia debida a los contactos de la célula y a las interconexiones entre ellas. Como la corriente se reduce a la mitad en comparación con una célula completa, las pérdidas de potencia debidas a las resistencias de la célula y sus interconexiones se reducen en un factor 0,25 respecto a las que habría en una célula completa. A su vez, como hay dos cadenas independientes de células HCP en un panel, la pérdida de potencia resistiva es 0,5 veces la de un panel de célula completa, lo que contribuye a aumentar su rendimiento global.
Mejor rendimiento en condiciones de sombra
Los paneles HCP funcionan mejor que los módulos de célula completa en condiciones de sombra. La clave del diseño de un panel HCP es un método diferente de interconexión de las células que integran el panel. Es decir, la forma en que las células solares se conectan entre sí y la disposición de los diodos de derivación del panel, cuestión esta que ya vimos en el anterior post de este blog.
En un panel tradicional, cuando una célula está a la sombra o es defectuosa y no produce energía, toda la fila que está dentro del cableado en serie dejará de producir energía. Recordemos el método tradicional de cableado en serie de 3 cuerdas en un panel tradicional:
Con el cableado tradicional en serie de células completas, mostrado arriba, si una célula solar de la cuerda “1” no recibe suficiente luz solar, todas las células de esa cuerda no producirán energía. Esto deja sin energía a un tercio del panel. Por el contrario, en un panel HCP, las células se agrupan en seis cadenas, tal y como muestra la imagen:
Ahora, si una célula solar de la cuerda “1” queda a la sombra, las células de esa fila (y sólo las de esa fila) dejarán de producir energía. La fila “4”, del otro semi-panel, seguirá produciendo energía. Así pues, el panel generará más energía que un panel tradicional, porque sólo una sexta parte del panel ha dejado de producir energía, en lugar de una tercera parte, como en el ejemplo del panel tradicional. Como consecuencia de lo anterior, los módulos HCP producen más potencia por metro cuadrado que sus homólogos de célula completa. Esto permite acortar el tiempo de amortización energética y el coste de la electricidad producida de un sistema que opte por utilizar este tipo de tecnología.
Mayores costes de fabricación
En el lado del “debe”, y dado que hay un mayor número de células, hay más puntos de fallo potencial en el módulo, ya sea en las propias células o en las conexiones y puntos de soldadura de las cadenas. En consecuencia, son más caros porque son más difíciles de fabricar, con más pasos de soldadura y corte por láser.
Por otra parte, los paneles solares tradicionales tienen cajas de conexiones situadas en un extremo de la parte posterior del módulo. En cambio, los módulos HCP tienen dos cajas de conexiones, un terminal positivo y otro negativo, en el centro del módulo, lo que incrementa la complejidad de la instalación.
¿Quién fabrica paneles solares HCP?
Desde que REC Solar introdujo en el mercado esta tecnología, muchas empresas han seguido su ejemplo: Panasonic, Trina Solar, Q-CELLS, Jinko Solar, y LONGi Solar panels. En general, los paneles HCP poseen un excelente rendimiento energético, pero su fabricación es más complicada. Esto hace que sea difícil para los fabricantes tradicionales pasar a producir módulos solares de media célula; no es tan sencillo como añadir células de medio corte a una línea de producción. En todo caso, en la actualidad, la tecnología HCP tiene una cuota de mercado cada vez mayor en todo el mundo.
