GUÍA: ¿Cuál es el tipo de panel solar más conveniente?

En el momento de escoger qué panel solar fotovoltaico (PV) es el más conveniente, todo dependerá del material que le compone, del tipo de inversor a utilizar y en la logística de instalación sobre el techo o estructura. Claro, para la mayoría de las personas, el costo y el espacio que físicamente cubrirán tienden a ser más importantes ya que un sistema de energía renovable solar es una inversión substancial que podría alterar la fachada de un hogar o negocio.  

Casi un 90% de los PVs del mundo se basan en alguna variación del silicón, siendo los paneles solares de silicón cristalino (c-Si) representativos de un 95% de los envíos de los manufactureros al sector residencial de acuerdo a data de los Estados Unidos del 2011. La pureza del silicón se determina por cuán perfectamente alineadas se encuentran las moléculas del mismo, de esta manera aumentando la capacidad de la celda solar convertir la energía en electricidad al mejorar el efecto fotoeléctrico.  

Paneles Mono-cristalinos de Silicón (mono-Si)  

• Son los mejores en convertir la luz solar en energía debido a la pureza del silicón, con tasas de eficiencia entre un 15% a un 20%
• Los paneles de SunPower E-20 y X-Series lograron eficiencias de 20.1% y de 21.5% por dentro del laboratorio respectivamente.
• Para optimizar su desempeño y reducir costos de manufactura, los lingotes cilíndricos son cortados en cuatro lados para crear las obleas o “wafers” que les caracterizan.
• Debido a su alta productividad, tienden a ser los más costosos, entre $300 a $700 por panel.
• Si el objetivo es irse “verde” y tomar decisiones ambientalmente correctas, los paneles mono-cristalinos producen la mayor cantidad de desperdicios a través del proceso de manufactura
• La mayoría de los manufactureros ofrecen garantías de 25 años, éstos desempeñándose mejor que los poli-cristalinos cuando se enfrentan a condiciones de baja iluminación y a alzas en la temperatura.
• De exponerse a tierra baldía, nieve o sombras se podría dañar el circuito, por ende, se recomienda obtener micro-inversores para que no se afecte el colectivo de paneles.
• La mayor eficiencia lograda en el laboratorio es de 25%, requiriendo de un espacio de 6 a 9 metros cuadrados (m²) para lograr un kilowatt pico (1kWp).
• Se podría reducir su productividad generatriz entre un 10% a un 15% en temperaturas altas.

Paneles Poli-cristalinos de Silicón (p-Si)  

• Introducidos en 1981, también son conocidos como los paneles multi-cristalinos de silicón (mc-Si).
• Son los tipos de paneles más ambientalmente amigables debido a que utilizan todo el material silicón en su manufactura, excluyendo el proceso Czochralski antes mencionado.
• No son tan eficientes en su productividad, aunque alcanzan tasas de eficiencia de entre 13% y 16%, siendo también más económicos con precios entre $200 a $500 cada uno.
• Requieren más espacio para lograr generar el mismo poder eléctrico que un mono-cristalino, aunque esto no significa que necesariamente todos los mono-cristalinos se desempeñan mejor.
• Por otro lado, no están diseñados para climas tan calurosos, afectándose su desempeño en donde la temperatura regularmente asciende sobre los 80°F o los 26.7°C.
• La tasa de eficiencia investigada más alta es de 20.4%, requiriendo un área entre 8m² a 9m² para lograr 1kWp.
• También cuentan con garantías de hasta 25 años con el manufacturero por lo general.

Paneles de Lámina Finita (i.e. “Thin-Film Solar Cells”)(TFSC)  

Son creados al depositar varias capas finitas de material fotovoltaico sobre un substrato en su proceso de manufactura. También conocidos como celdas fotovoltaicas de lámina fina (TFPV, por sus siglas en inglés), los mismos pueden ser categorizados por el material fotovoltaico depositado en el substrato:  

• Cobre Selenio de Galio Indio (CIS/CIGS)
• Telururo de Cadmio (CdTe)
• Silicón Amorfo (a-Si)
• Células Fotovoltaicas Orgánicas (OPC) (Aún no se encuentran disponibles en el mercado)
• Los PVs de lámina finita son los más costo-efectivos con precios entre $175 a $300 cada panel poli-cristalino.
• Dependiendo de la tecnología, los prototipos con módulos de lámina finita han alcanzado eficiencias de entre 7% y 13%, con módulos de producción operando en 9% de eficiencia.
• En el futuro, las tasas de eficiencia de los módulos se acercarán a entre 10% y 16%.
• Por otro lado, requieren de más mantenimiento y reparaciones al degradarse con mayor rapidez.
• También deben cubrir casi el doble del espacio que los paneles mono- o poli-cristalinos para generar la misma cantidad de energía.
• Entre el 2002 y el 2007, el mercado de paneles fotovoltaicos de lámina finita creció un 60% anualmente, representando el restante 5% de los módulos enviados a residencias.
• La producción en masa es simple y les hace más económicos para manufacturar que las células solares cristalinas antes discutidas.
• Tienen una apariencia homogénea, y se pueden manufacturar con mayor flexibilidad, adaptables a diversos tipos de estructuras.
• Altas temperaturas y sombras tienen un menor impacto en el desempeño del panel.
• Sin embargo, un panel mono-cristalino de alta calidad puede producir cuatro veces (4x) la cantidad de electricidad que un panel “thin-film”.
• Debido a que requieren más espacio, los costos en estructuras y cablería tienden a ser superiores.
• Al degradarse más rápido, las garantías podrían ser más limitadas por ello (i.e. de 10 a 25 años).

En un mercado que se encuentra innovando con suma rapidez, es importante el mantenerse informado en cuanto a las tecnologías que están surgiendo, ya que se podría crear un sistema integrado por fotovoltaicos de distintas categorías, aplicables a las fachadas, ventanas, techos y paredes de cualquier estructura. Para la mayoría de los proyectos, la selección de un panel de 180, 200 o 220-watts dependerá del espacio, ya que los mono- y poli-cristalinos cuentan con el mismo tamaño más o menos, pero los de lámina finita podría ser la opción más costo-efectiva aunque cubran más espacio físico.   De las tres categorías de paneles antes discutidos, es evidente que de uno poder hacer una inversión más costosa pero a largo plazo los mono-cristalinos serían una buena opción, pero aun siendo indispensable comparar precios y velar por: (i) La Capacidad en Watts, (ii) El Tamaño Físico, (iii) La Marca, (iv) Calidad del Material, (v) Durabilidad, Longevidad & Periodo de Garantía, y (vi) por cualquier Certificación Técnica que el panel haya obtenido. En nuestras próximas ediciones, compararemos las nuevas tecnologías en paneles solares fotovoltaicos “thin-film” al igual que las metodologías para medir las capacidades de los mismos, para entonces conocer hacia dónde se dirige el mercado de energía renovable fotovoltaico.