Una tendencia en autoconsumo de interés creciente: los paneles solares de tejas. Aquí describo el concepto.
1. Los paneles solares de tejas y las tejas fotovoltaicas no son lo mismo
La principal diferencia entre las tejas fotovoltaicas y los paneles solares de tejas radica en su integración en el edificio. Las tejas solares son básicamente tejas hechas de células solares que también actúan como soporte estructural del tejado de su casa. Se consideran parte de la fotovoltaica integrada en el edificio y son células estándar, similares a las de los paneles comerciales, como se puede apreciar en la figura que abre este artículo.
Por otro lado, los paneles solares formados por tejas no actúan como un componente estructural de su tejado, sino que son un tipo diferente de paneles fotovoltaicos. La interconexión de las células de estos paneles consiste en cortar las células en un número determinado de tiras que se superponen conectando sus bordes mediante un adhesivo conductor de la electricidad (ECA). De este modo se crean tiras que se disponen formando una estructura de paneles. En otras palabras, los paneles solares de tejas se fijan al tejado utilizando el soporte estructural del tejado existente para colocar las células solares de tejas (exactamente igual que los paneles tradicionales), mientras que las tejas solares sustituyen al propio tejado, son parte estructural de este.
2. Algunas limitaciones de los paneles solares convencionales
En un panel solar convencional, las células solares están dispuestas a lo largo de la estructura del panel con espacios entre ellas. Se conectan eléctricamente entre sí en serie, mediante barras colectoras metálicas por medio de procesos de soldadura. La imagen lo muestra:
Cuantas más barras colectoras se utilicen, menores serán las pérdidas resistivas. Esta es una de las razones por las que muchos fabricantes de paneles solares han pasado de 2 barras colectoras a 4, 5, 6 o incluso más:
Sin embargo, tener más barras colectoras cubriendo la célula significa que hay menos superficie de célula expuestas a la luz solar, lo que reduce la producción de energía hasta en un 3-4%. Normalmente se necesitan más de 30 metros de barras colectoras por cada panel solar para realizar todas las conexiones.
Hay diseños avanzados de paneles solares que permiten eliminar los huecos existentes entre cada célula y reducen las pérdidas resistivas provocadas por las barras colectores. Es lo que vemos a continuación.
3. Paneles solares de “tejas fotovoltaicas”
Las células que integran los paneles de tipo “teja fotovoltaica” están fabricadas con los mismos materiales y tecnologías que se utilizan en los paneles convencionales: PERC, TOPCon, HJT, IBC, etc. Sin embargo, la diferencia más relevante entre las células solares convencionales y las de tipo teja –en cuanto a su composición y estructura– es la interconexión o disposición de estas. En efecto, las células solares tipo teja fotovoltaica son células solares cortadas en 5 ó 6 tiras. Estas tiras pueden superponerse, como las tejas de un tejado, para formar las conexiones eléctricas. Las tiras se unen mediante un adhesivo conductor de la electricidad (ECA) que permite la conexión eléctrica entre las células, con una gran flexibilidad. La imagen lo ilustra:
La idea es trocear células completas a lo largo de las barras colectoras y formar interconexiones colocando la barra colectora trasera de un trozo sobre la barra colectora del trozo siguiente. De este modo, las barras colectoras quedan ocultas en el solapamiento de las celdas adyacentes cortadas. Este enfoque elimina la necesidad de cintas de interconexión y suprime la separación entre celdas adyacentes. La siguiente imagen de la empresa SunPower indica el detalle de cómo se colocan las rebanadas y dónde se forma la interconexión.
Las células para los paneles fotovoltaicos de tejas se fabrican cortando en 5 ó 6 tiras con láser una célula de cualquiera de las tecnologías presentes en el mercado en la actualidad. Las tiras estrechas de células solares se ensamblan en largas cadenas de 34 a 40 células, dependiendo del tamaño del panel. Como ya se ha dicho en un párrafo anterior, se unen mediante un adhesivo conductor de la electricidad que permite conductividad y flexibilidad. Esto posibilita que las células se conecten de forma diferente a los paneles solares convencionales, ya que no se necesitan barras colectoras y las células solares se pueden unir entre sí sin que queden huecos entre ellas. Es decir, consiguen la interconexión de sus células cortándolas y posteriormente se ensamblan en ristras conectando el borde delantero de cada tira con el borde trasero de la adyacente.
Por otra parte, los módulos solares de tejas también pueden tener un cableado diferente al de los paneles solares convencionales. Normalmente, las células solares de los paneles solares convencionales se conectan en una serie de cadenas, mientras que las células solares de los paneles de tejas fotovoltaicas pueden conectarse en paralelo. Veremos más detalles de estas cuestiones en un próximo post.
