Placas solares: todo lo que necesitas saber

Hoy os vamos a explicar todo lo que hay que saber sobre placas solares o paneles solares: tecnologías de fabricación, materiales de composición, precios de venta, características técnicas y normativa aplicable

Las placas solares o paneles solares consisten en la conexión eléctrica de células fotovoltaicas en serie hasta obtener unos valores de tensión y corriente deseados. Las células fotovoltaicas se pueden clasificar según el material semiconductor con el que están fabricadas. Actualmente, la mayoría de células fotovoltaicas están basadas en el silicio como material.

Placas solares

Placas solares policristalinas (izquierda) / placas solares monocristalinas (derecha)

1. Tipologías de las células fotovoltaicas según la técnica de fabricación

  • Células de silicio monocristalino (m-Si o Mono-Si): (Rendimiento máximo 24%). Tienen el rendimiento más elevado de las células de silicio.  Su precio es mayor ya que tienen un mayor gasto energético en el proceso de fabricación. Se reconocen fácilmente porque las células tienen las esquinas cortadas.
  • Células de silicio policristalino (p-Si o Multi-Si): (Rendimiento máximo 20%). Tienen menor rendimiento que las monocristalinas, aunque no mucho. Son más baratas ya que tienen menor coste de fabricación. Son cuadradas. Actualmente son las más vendidas porque ofrecen la mejor relación rendimiento-precio.
  • Células de silicio amorfo (a-Si): (Rendimiento máximo 11%). Son las células de silicio con peor rendimiento. Tienen también menor vida útil. Tienen la ventaja de poderse fabricar en película delgada (thin film) y son muy valoradas para integración arquitectónica.

Aunque el material de fabricación más extendido es el silicio, existen materiales de fabricación alternativos. Los materiales alternativos más frecuentes son:

  • Células de diseleniuro de cobre indio (CIS o CulnSe2): (Rendimiento máximo 18%). Se usan para estructuras de película muy delgada (Thin film), ya que se fabrica por deposición de vapor. La desventaja es que el selenio es un elemento tóxico.
  • Células de telururo de cadmio (CdTe): (Rendimiento máximo 19%). Se usan también en películas de capa delgada o fina (thin film) muy útiles para integración arquitectónica. La desventaja mayor es que el cadmio es un elemento tóxico.
  • Células de arseniuro de galio (GaAs): (Rendimiento alrededor del 40%). Tienen el mejor rendimiento. Buen comportamiento a altas temperaturas. Coste de fabricación muy elevado.
Fabricacion_celulas_fotovoltaicas

Evolución de la producción de células según la tecnología (Fuente: Fraunhofer ISE)

2. Precios de fabricación y precios de venta

Los precios de fabricación de las células fotovoltaicas han ido decreciendo sin cesar en los últimos años debido tanto a la investigación y mejora de la técnica de fabricación como a la reducción de costes basados en la producción a gran escala. Así pues, los costes medios de fabricación de las placas o paneles solares estaban en 2007 sobre los 3,2 euros/Wp mientras que han bajado actualmente hasta valores de alrededor de los 0,46 euros/Wp.

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3. Principales parámetros técnicos de las placas solares

Cada placa solar tiene su curva característica Intensidad-Voltaje de funcionamiento. Esta curva depende de los factores ambientales de irradiancia y de temperatura. Las condiciones estándares de medida (CEM) para ensayos son 1000W/m2 y 25º.

  • Corriente de cortocircuito (Isc): Corriente que circula por un dispositivo con los terminales cortocircuitados (tensión entre ellos nula), bajo unas determinadas condiciones de irradiancia y temperatura.
  • Tensión de circuito abierto (Voc): Máximo voltaje del dispositivo bajo unas condiciones CEM de iluminación y temperatura, correspondientes a una corriente igual a cero.
  • Potencia máxima (Pmáx): es la máxima potencia que producirá el dispositivo a unas CEM de iluminación y temperatura. 
  • Corriente en el punto de máxima potencia (Impp): es el valor máximo de intensidad de corriente para una Pmáx en CEM de iluminación.
  • Tensión en el punto de máxima potencia (Vmpp): es el valor máximo de tensión para una Pmáx en CEM de iluminación.
Curva SunPower

Curva I-V característica de una placa solar (Fuente: SunPower)

4. Diodos de by-pass

Para un correcto funcionamiento de un sistema fotovoltaico, es importante que las células o placas solares sean de la misma calidad y que las condiciones de sombra sean las mismas, ya que al estar asociadas en serie, la producción eléctrica se puede ver disminuida tan solo con una disminución de la intensidad de corriente generada en una sola célula. Otro efecto negativo que se puede producir en una placa son los llamados puntos calientes (hot spot), que se producen en una célula sombreada cuando las demás están bien iluminadas y produciendo.

Solar_cell_equivalent_circuit

Para evitar los puntos calientes (que disminuyen la vida útil de los materiales) y las pérdidas de producción por sombras o por defectos en una célula, los paneles solares están dotados con diodos de by-pass. De esta forma, en caso de sombreado parcial o fallo en una o varias células de un panel, el módulo será cortocircuitado, dejando pasar la corriente a través del diodo y realizando un by-pass del módulo o módulos afectados y aprovechando la corriente generada por los demás paneles.

5. Número de células por placa solar

Las células fotovoltaicas se asocian en serie para formar las placas o paneles solares. Las asociaciones más comunes son las de 36 células que son los que dan una tensión de salida mpp (en el máximo punto de potencia,  alrededor de 18V) para cargar baterías de 12V, las de 72 células son las placas que dan de salida una tensión mpp (de alrededor 36V) para cargar baterías de 24V y, finalmente, los paneles solares de 60 células, que dan tensiones mpp (de alrededor 31V) para conectar a inversores que se conectan a la red.

Estas últimas placas de 60 células no se pueden conectar a reguladores normales PWM (Pulse Width Modulation) para cargar baterías de 24V, ya que darían una tensión de carga inferior a la necesaria, y sólo se pueden usar para instalaciones aisladas siempre que se usen reguladores MPPT (Maximum power point tracking) que aumentan la tensión para poder cargar las baterías.

6. Normativas de referencia que han de cumplir los módulos

  • EIC 61215: Normas que determinan las pruebas de evaluación de los módulos antes de su comercialización, para determinar sus características y correcto funcionamiento. De estas pruebas se encarga en España el CENER (Centro Nacional de Energías Renovables.)
  • EIC 61730: Calificación de seguridad del módulo. Requisitos para la construcción y requisitos para pruebas.
  • EIC 61646: Certificación específica para módulos de capa fina (Thin film).

Estos son los pasos básicos para conocer y comparar las características básicas de las placas solares o paneles solares antes de elegir un tipo determinado. Esperamos que os sea útil la información. ¡¡Os animamos a dejar vuestros comentarios!!

 

3 pensamientos en “Placas solares: todo lo que necesitas saber

  1. Angel Borrero

    Saludos cordiales y feliz 2017.
    Muy interesante su articulo.
    hoy aprendi a dis tingir mono del poli.
    Tambien el hot point.y lo que sucede con el diodo cuando falla una o mas celulas.

    Responder

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