¿Qué tengo que saber sobre los paneles fotovoltaicos?

Cuando se quiere realizar una instalación fotovoltaica una de las decisiones más importantes es la elección de los paneles fotovoltaicos que se van a utilizar. Normalmente nos centramos en la potencia pico del módulo. ¿Pero qué datos, además de la potencia del panel, hay que tener en cuenta?

Está claro que uno de los datos más significativos para elegir que panel instalaremos es la potencia del panel, ya que será el que determinará la potencia pico de la instalación en función de la cantidad de placas que instalemos en nuestra instalación fotovoltaica. Además de este dato, también es importante tener en cuenta para el diseño de la instalación la corriente pico y la tensión pico, que se refieren a las condiciones nominales de operación de las placas solares. El producto entre ambos dará como resultado la potencia pico del panel. Por otro lado, se encuentra la tensión del panel en circuito abierto, es decir cuando sus bornes no están conectados a ningún tipo de carga, que es la tensión máxima que puede proporcionar el panel y que nunca se dará en funcionamiento. Otro dato a tener en cuenta es la corriente de cortocircuito, esta es la intensidad máxima del panel y se da cuando se cortocircuita el panel fotovoltaico. Estos datos los proporciona el fabricante para las condiciones de test estándar o STC para una irrandiancia de 1000W/m2 con un espectro AM de 1.5 y una temperatura de la célula de 25°C, son condiciones de ensayo en laboratorio y es muy difícil que se de en la naturaleza. También suele proporcionar datos de ensayo bajo la temperatura nominal de operación del módulo fotovoltaico o NMOT para una irradiancia de 800W/m2 con espectro AM de 1.5, con temperatura ambiente de 20°C y con velocidad del viento de 1m/s que se asemeja más a realidad. Los datos bajo estas condiciones se pueden utilizar para calcular la producción que nos puede proporcionar nuestra instalación con datos más realistas y que más se acerquen a la realidad.

También hay que tener en cuenta cómo afecta la temperatura a la tensión y corriente del módulo, para ello nos facilitan el coeficiente de temperatura, para la tensión en circuito abierto, corriente de cortocircuito y potencia máxima. De estos, el que tendremos que tener más en cuenta es el coeficiente de temperatura para la tensión en circuito abierto, ya que, a menor temperatura, ya sea ambiente o de la célula, la tensión aumentará. En cambio, la corriente aumenta significativamente cuando aumenta la irradiancia.

La ficha de características también aporta el dato de la degradación porcentual que tendrá la placa, cómo mínimo para el tiempo que el fabricante garantice una producción mínima del panel. Por ejemplo, el módulo CS3L-365MS de Canadian Solar tendrá, como máximo, un 2% de degradación el primer año, y después 0.55% cada año hasta los 25 años que el fabricante garantiza una degradación lineal. Transcurrido este tiempo, no quiere decir que el módulo deje de producir, sino que no garantiza que la degradación sea lineal.

Cuando se habla de eficiencia, entra en juego la tecnología con la que esté fabricada el módulo, ¿y cuál es esa?

¿Qué son los paneles fotovoltaicos con células partidas?

La radiación electromagnética solar se puede transformar en energía eléctrica utilizando paneles solares, en concreto las células fotovoltaicas que forman estos. Están compuestas por silicio, un material semiconductor y mediante el “efecto fotoeléctrico” en el cual se absorben los fotones procedentes de la luz solar y se liberan electrones del silicio, se genera un campo eléctrico.

Entonces, ¿qué diferencia hay entre un panel con células enteras y células partidas? Las células fotovoltaicas que forman los módulos fotovoltaicos están conectadas en serie y estos pequeños strings, en paralelo junto con diodos bypass. Cuando existe una sombra parcial que afecte lo más mínimo a uno de estos substrings, este dejará de producir. Como se ve en la imagen:

En cambio, si se parten las células y se realiza la misma conexión, pero con el doble de células partidas, el número de substrings en serie se duplicarán. Por lo que en caso de una sombra parcial como la de la imagen, en un panel fotovoltaico con células partidas dejará de generar la mitad de energía que en el caso de un panel con células enteras.

Las placas solares con células partidas se comportan mejor ante las sombras, además los substrings tienen la mitad de longitud que, en un panel convencional, y por tanto la caída de tensión entre los pequeños strings será menor para esta configuración.

¿Qué es la tecnología PERC de los módulos fotovoltaicos?

Las células de un módulo fotovoltaico estándar se componen básicamente por una capa emisora de silicio que se encuentra en la parte superior, por debajo del cristal templado, es la capa que está más expuesta a la radiación del sol. Por debajo de esta, está la capa base que es la capa intermedia formada, también, por silicio y se encuentra en contacto con la capa emisora y la última capa, la de aluminio. Por último, como se acaba de mencionar, se encuentra la capa de aluminio o Back Surface Field que es la capa más profunda de la célula.

La tecnología PERC o Passivate Emitter Pear Cell (en castellano Celda trasera del emisor pasivado), se trata de colocar una lámina de material dieléctrico pasivo entre la capa base y capa de aluminio. De manera que cuando incida la radiación solar, la lámina de material dieléctrico refleje la luz infrarroja.

Al añadir la capa PERC, se evita que la última capa absorba la radiación restante, lo que provoca que el panel no se caliente tanto. Y, por consiguiente, el módulo fotovoltaico en su conjunto tendrá un mejor comportamiento a altas temperaturas.

Al reflejar la radiación que no han absorbido las primeras capas, los fotones rebotan hacia estas otra vez, absorbiendo fotones que anteriormente no se habían absorbido. En consecuencia, el panel fotovoltaico será más eficiente debido a que absorbe una mayor cantidad de fotones, y por tanto liberará un mayor número de electrones. Esto provoca que aumente la eficiencia del módulo fotovoltaico y es capaz de generar mayor potencia instantánea. Se nota sobre todo en situaciones de poca radiación solar, ya que ayuda a aprovechar la radiación difusa, y el aumento porcentual de energía generada es bastante mayor.

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