¿Por qué conviven en el mercado las tecnologías monocristalinas y policristalinas? ¿Es el silicio monocristalino mejor que el poli? ¿Es el policristalino más barato? ¿Qué determina el número de módulos mono o policristalinos que cada fabricante pone en el mercado? ¿Por qué y cómo eligen una tecnología u otra? Son preguntas que llevan mucho tiempo en el aire.
El silicio policristalino se fabrica a partir de una gran cantidad de pequeños cristales que se funden para formar bloques sólidos de silicio a partir de los cuales se producen las células.
Los límites entre los múltiples cristales dificultan el paso de la corriente eléctrica, lo que explica la menor eficiencia de este tipo de material en comparación con el silicio monocristalino.
Sin embargo, la fabricación de silicio policristalino requiere menos energía y produce menos desperdicio de materia prima, lo que hace que su coste sea menor.
El silicio monocristalino, por su parte, está formado por un único bloque cristalino, lo que da como resultado células más eficientes y permite fabricar módulos fotovoltaicos con mayor potencia por área, lo que requiere menos espacio físico para la generación de energía a gran escala y mejora el retorno de la energía. Inversión procedente de plantas solares.
Sin embargo, la fabricación de silicio monocristalino es más compleja y requiere mayores cantidades de energía y materias primas.
Normalmente, los módulos policristalinos que se encuentran en el mercado tienen potencias más bajas en comparación con sus homólogos monocristalinos.
Los módulos policristalinos convencionales con 60 células tienen grandes dificultades para superar la barrera de los 300W, mientras que los módulos monocristalinos con el mismo número de células superan fácilmente esta cifra.
módulos monoPERC con células cortadas por la mitad (media celda) o con celdas de mayor tamaño, producidas a partir de lingotes de mayor diámetro, pueden alcanzar potencias de 340W o superiores.
Ascenso y caída del silicio policristalino
Los volúmenes de producción a lo largo de la historia siempre han revelado el predominio de la tecnología poli sobre la tecnología monocristalina.
En ocasiones estuvieron uno al lado del otro, pero el silicio policristalino durante la última década fue el buque insignia de la industria fotovoltaica, con elevados volúmenes de producción y menores costes finales para el mercado de consumo.
A pesar de su menor eficiencia, el reducido coste de fabricación del silicio policristalino siempre ha proporcionado a esta tecnología una gran ventaja competitiva.
El silicio monocristalino tradicionalmente permaneció restringido a un nicho de mercado más pequeño que buscaba la máxima eficiencia y aceptaba pagar el precio.
El siguiente gráfico revela los resultados de un estudio del Instituto Fraunhofer, en Alemania, sobre la producción global de módulos fotovoltaicos hasta 2017.
A principios de la década de 2000, la producción de módulos mono y policristalinos estaba relativamente equilibrada. A partir de 2012 comenzó a predominar la producción de silicio policristalino, reduciendo la participación del silicio monocristalino en el mercado.
En el mismo gráfico observamos también el comportamiento de los módulos de película delgada, otro tipo de tecnología que tiene una cuota muy pequeña en el mercado de la energía solar.
Los gráficos que presentaremos a continuación, por otro lado, muestran que la puntuación del juego mono x poli está cambiando.
Dominante hasta 2018, la producción de silicio policristalino comenzó a disminuir a partir de 2019 y la tecnología parece tener los días contados según las proyecciones para los próximos años.
Después de muchos años de reinado absoluto, el silicio policristalino debería finalmente dar paso al silicio monocristalino, cuyo volumen de producción superará el 84% del mercado en 2023, como se predice en el gráfico de la Figura 2.
Este retroceso ocurrido en el mercado fotovoltaico en 2019, con el declive del silicio policristalino y el auge del silicio monocristalino, se puede explicar en parte por la reducción del coste de fabricación del silicio monocristalino con la introducción de dos técnicas en la industria: producción de obleas más finas mediante corte con hilo de diamante y producción de células pasivadas de alta eficiencia, conocidas como células PERC.
En la Figura 3 se puede observar el siguiente escenario: el volumen de fabricación global de silicio policristalino sufrió una reversión a partir de 2019 y se espera que continúe cayendo.
La proporción de silicio monocristalino estándar también se reducirá, dejando espacio para el predominio del silicio mono-PERC.
El silicio monocristalino PERC tipo P será el gran jugador del mercado en los próximos años, acompañado del silicio tipo N en el segmento de mayor eficiencia. Hacia Células solares de silicio tipo N Son una nueva tecnología que está surgiendo.
Actualmente, varios fabricantes mundiales están abandonando la fabricación de silicio policristalino.
Según los gráficos mostrados arriba, la extinción del silicio policristalino ya está prácticamente anunciada en el mercado mundial.
Este fuerte movimiento hacia el silicio monocristalino está liderado por empresas chinas como Jinko, Longi y JA.
Tras consultar con el departamento técnico de Jinko, recibí las siguientes justificaciones sobre la preferencia por el silicio monocristalino:
"Debido a la mejora continua de la tecnología y la innovación en los procesos de fabricación, la capacidad de producción de silicio monocristalino ha crecido mientras que su costo relativo ha disminuido. Esto, junto con la mayor eficiencia proporcionada por las células mono-PERC, permitió una revolución completa en el mercado fotovoltaico, con la atención del mercado centrada en una alta eficiencia de conversión en lugar de un menor costo. Módulos monocristalinos de alta eficiencia permiten reducir el coste de la energía generada por las plantas fotovoltaicas".
El fabricante también añadió las siguientes ventajas respecto a la tecnología mono-PERC:
"reducción del coste de instalación de plantas fotovoltaicas (se utilizan menos módulos), mayor generación (alta eficiencia), menor degradación anual de la potencia de salida (0,6% anual), requiere menos área de instalación (más potencia por área con módulos que llegan a 20 % eficiencia y 405W)".
Cambios en el mercado solar
Las principales razones de este cambio, que lleva a la desaparición del silicio policristalino, son la reducción de la diferencia de precio entre el silicio mono y policristalino y la preferencia del mercado mundial por módulos de mayor eficiencia.
Pero eso no es todo. El mercado chino, principal fabricante y al mismo tiempo mayor consumidor de módulos fotovoltaicos, tiene parte de culpa en la anunciada muerte del silicio policristalino.
Un anuncio de reducción de subsidios e incentivos a la generación fotovoltaica realizado por el gobierno chino en mayo de 2018 sacudió y contradijo todas las expectativas del mercado mundial.
Conocida como “Política 531”, el cambio repentino de China en su intento de regular el mercado fotovoltaico provocó la desaceleración y desaparición de algunos fabricantes de células y módulos fotovoltaicos.
En el sistema vigente hasta entonces, el Ministerio de Energía chino definía objetivos anuales para la instalación de plantas solares en proyectos que eran posibles gracias a subvenciones.
Con la nueva política, que entró en vigor inmediatamente después de su anuncio, se retiraron los objetivos para nuevas plantas y simplemente se cancelaron los nuevos proyectos que dependían de subsidios.
La motivación del gobierno chino, según fuentes oficiales, era promover el desarrollo sostenible del mercado, estimulando la calidad y acelerando la eliminación de subvenciones al mercado solar.
Al mismo tiempo que la producción de módulos fotovoltaicos disminuyó como efecto repentino de la nueva política, la demanda china de energía eléctrica sigue creciendo, lo que también ayuda a explicar la preferencia por módulos monocristalinos con mayor eficiencia en un entorno más difícil y sujeto a nuevas reglas, además de la preferencia de los mercados norteamericano y europeo por módulos más eficientes.
Ya se sabía que a largo plazo el silicio monocristalino dominaría el mercado, pero el anuncio de la nueva política china fue un factor decisivo en la repentina reducción del volumen de producción de silicio policristalino y el repentino aumento de la producción de silicio monocristalino que observamos. en 2019.
Sin duda, el programa también contribuyó al cambio hacia el silicio monocristalino. Mejor corredor del gobierno chino, que desde 2016 viene estimulando el desarrollo tecnológico y aumentando la eficiencia de la industria fotovoltaica.
Con este programa, el gobierno chino animó (o prácticamente obligó) a muchos fabricantes a invertir en mejoras para alcanzar los requisitos de calidad y eficiencia impuestos por el programa.
Para muchos fabricantes, la solución encontrada para cumplir con el programa Mejor corredor del Ministerio de Industria chino iba a invertir en la adaptación de sus líneas para la producción de células PERC.
El mecanismo del programa consiste en reservar acciones del mercado de plantas de energía solar para proyectos que utilicen módulos que cumplan con requisitos mínimos de eficiencia. Esto inició una verdadera carrera entre los fabricantes, en una búsqueda total de la máxima eficiencia.
El programa Mejor corredor dio lugar a varias innovaciones en la fabricación de módulos fotovoltaicos que ahora se encuentran en los módulos más recientes.
Además de la presencia de células PERC, que ya se han convertido en un estándar del mercado, hoy en día el mercado cuenta con productos como media celda, celda de tejas, barra colectora múltiple, doble vidrio, bifaciales y otros inventos.
Las primeras fases del programa Mejor corredor arrojó resultados significativos en la mejora de la calidad de las células y módulos fotovoltaicos, llevando el mercado mundial de paneles solares a un nuevo nivel.
Los objetivos de eficiencia que eran requisitos del programa se convirtieron más tarde en estándares adoptados por la industria en todo el mundo.
Huelga decir que, en el contexto de la búsqueda de la máxima eficiencia fomentada por el programa, no quedaba espacio para el silicio policristalino.
Conclusiones
Finalmente, podemos concluir que una combinación de factores indica que la fabricación de módulos de silicio policristalino prácticamente desaparecerá en los próximos años, dejando espacio para el predominio definitivo del silicio monocristalino.
Para el mercado de consumo, los impactos de esta tendencia serán positivos, ya que la diferencia de precio entre mono y poli está disminuyendo y módulos de mayor potencia y más eficientes están llegando al mercado a un ritmo acelerado.
Referencias
- El plan de China para dominar el mundo solar: el programa Top Runner
- Secretos de la silicona monocristalina.
- Informe sobre fotovoltaica, Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar, ISE con el apoyo de PSE Conferences & Consulting GmbH Freiburg
- ¿Por qué China pisó el freno a su programa solar?
- Mejores corredores: China avanza para mejorar su industria fotovoltaica de cantidad a calidad
- Se han anunciado los ganadores de la licitación del programa Top Runner de China (tercera fase), los productos Mono-Si representan más del 3%
- El programa solar 'Top Runner' de China queda dominado por módulos mono PERC tipo P
- Programa Top Runner en China: un análisis teórico de posibles subsidios
- La industria solar de China se encuentra en una encrucijada
- Los fabricantes fotovoltaicos de China después del '531': lo que hace a un ganador en el mercado extranjero
- China-531 acelerará la desaparición del multi; El consumo de polisilicio se reducirá a 3 g/W en 2022.
- Producción mono y multi 50:50 en 2018, pero el mono es el futuro
- El consumo de polisilicio caerá por debajo de 4 g/W
- China pone importantes frenos al despliegue solar a medida que se imponen nuevas reglas de mercado
Comentários
Los comentarios se moderan antes de su publicación.Los comentarios deben ser respetuosos y contribuir a un debate saludable. Los comentarios ofensivos pueden ser eliminados. Las opiniones expresadas aquí son las de los autores y no necesariamente reflejan la posición del autor. Canal solares.