Con la rápida evolución de la tecnología de módulos y células fotovoltaicas, con frecuencia nos encontramos con nuevas terminologías y nuevos productos que ingresan al mercado. El título de este artículo menciona varias tecnologías que recientemente han permitido aumentar la eficiencia y la potencia de los módulos fotovoltaicos.
Las células monocristalinas de tipo PERC (para las que utilizamos el nombre corto mono-PERC) son una evolución de las células monocristalinas tradicionales, que durante mucho tiempo convivieron con células policristalinas (ya casi obsoletas).
Con el objetivo de aumentar la productividad en la fabricación de células fotovoltaicas, los fabricantes desarrollaron un nuevo proceso de aserrado que permitió producir obleas más delgadas.
Las obleas son láminas de silicio que se transforman en células fotovoltaicas después de algunos procesos de fabricación adicionales, que incluyen el dopado de la superficie frontal, la metalización y la aplicación de una película antirreflectante. La producción de obleas más delgadas ha aumentado el número de células que se pueden producir a partir del mismo lingote de silicio cristalino, aumentando en consecuencia la productividad de fabricación de las células.
Sin embargo, a pesar del aumento de la productividad, se descubrió que la reducción del espesor de las células provoca una pérdida de eficiencia. Esto está relacionado con el hecho de que los electrones y los huecos se recombinan más fácilmente cerca de la superficie, reduciendo el número de portadores de carga disponibles para la formación de corriente eléctrica.
Una alternativa para permitir la fabricación de células fotovoltaicas más delgadas, sin comprometer la eficiencia, fue la aplicación de capas adicionales de materiales sobre la oblea de silicio, en un proceso conocido como pasivación.
El acrónimo PERC es un acrónimo de “Celda trasera del emisor pasivado, contacto trasero del emisor pasivado ou Emisor pasivado y celda trasera.” La literatura aún no ha decidido cuál es el significado correcto del término PERC, pero todos significan más o menos lo mismo: la parte trasera de la celda está pasivada por un material dieléctrico.
La pasivación permite restablecer la eficiencia de la célula, incluso con espesor reducido, gracias a dos efectos de pasivación: un efecto de campo, que repele los electrones hacia el interior de la célula, y un efecto óptico, que refleja los rayos solares como un espejo, mejorando la captura. de energía de radiación solar por parte de la célula; en lenguaje sencillo, podemos decir que el rayo solar atraviesa la célula dos veces, a la ida y a la vuelta.
Obtenga más información sobre la tecnología PERC: Tecnología PERC: la nueva generación de células fotovoltaicas
Ya entendemos de qué se trata el nombre mono-PERC. Pasemos ahora a la siguiente parte del título de este artículo: la dimensión de 210 mm. La dimensión antes mencionada se refiere al ancho de la oblea de silicio utilizada para fabricar las células. Las obleas han evolucionado con el tiempo gracias a las mejoras en los procesos de fabricación de lingotes.
Estacionadas durante algún tiempo en la dimensión de 166 mm, las obleas están creciendo y recientemente la industria ha comenzado a adoptar las dimensiones de 182 mm y 210 mm. Los módulos de 182 mm con 60 celdas alcanzan potencias que rondan los 450 W, mientras que los módulos de 72 celdas alcanzan cerca de los 550 W. A su vez, los módulos con celdas de 210 mm ya pueden superar la barrera de los 600 W.
Actualmente existe una disputa en el mercado entre módulos con celdas de 182 mm y 210 mm. Algunos dicen que los módulos de 182 mm proporcionan la mejor relación entre tamaño y resultado, lo que puede traducirse como un LCOE (coste nivelado de energía) optimizado.
Uno de los argumentos a favor de la familia de 182 mm es que los módulos muy grandes aumentan los costes laborales durante la construcción de una planta solar y también favorecen la aparición de accidentes y roturas de los módulos. Este tema se trata en el artículo: Los módulos con obleas de 182 mm son ideales para reducir el LCOE en centrales eléctricas.
Los defensores de los módulos de 210 mm argumentan que esta familia proporciona importantes ahorros de costes y constituye el estándar que debería adoptar la industria fotovoltaica. El problema relacionado con el uso de obleas muy grandes es que el aumento de área debilita las células, que se vuelven más propensas a sufrir microfisuras. Asimismo, los módulos fabricados con celdas de 210 mm también tienen dimensiones aumentadas, lo que puede provocar problemas mecánicos.
Con el objetivo de reducir las dimensiones de los módulos a base de celdas de 210 mm, surgió en la industria la alternativa de fabricar módulos con celdas cortadas en tres partes. Este es el tema que completa el título de este artículo. Ya están llegando al mercado módulos con 5 filas de celdas tripartitas de 210 mm, como el producto que se ejemplifica en la siguiente figura.
La división de células en partes más pequeñas no es nueva. Esta estrategia ya ha sido utilizada por los fabricantes para aumentar la eficiencia de los módulos fotovoltaicos. Los módulos de media celda, con celdas divididas, ya son habituales en el mercado.
Oh artigo Módulos fotovoltaicos de media celda explica cómo funcionan los módulos con celdas reducidas a la mitad y por qué son más eficientes. La novedad que aportan los módulos de celdas tripartitas es la utilización de la estrategia de fabricación de módulos de media celda con tercios de celda de 210 mm.
Esto permite fabricar módulos con dimensiones más pequeñas que aquellos con celdas enteras de 210 mm. La potencia se reduce y con ello volvemos al rango de potencia en torno a los 450 W.
Fabricar módulos con celdas tripartitas es una estrategia de los fabricantes para rendirse al nuevo estándar de 210 mm y aún poder producir módulos de dimensiones reducidas, aptos para instalaciones en tejados y proyectos de microgeneración en general, conservando muchas de las características de los módulos antiguos. en celdas de 166 mm.
La siguiente tabla presenta las características eléctricas de los módulos de la familia HI-KILO del fabricante Sunova, que emplean 120 elementos celulares (que son tercios de celdas de 210 mm). En la tabla se destacan las potencias nominales (de 390 W a 410 W) y las corrientes de cortocircuito (de unos 10 A a poco más de 12 A). Las dimensiones de estos módulos, que se pueden encontrar en la siguiente tabla, son aproximadamente 1,7 mx 1 m (o aproximadamente 2 m2).
En cambio, los módulos de media celda o celda completa de 210 mm tienen potencias superiores a 600 W, corriente de cortocircuito cercana a los 20 A y dimensiones aproximadas de 2,2 mx 1,3 m (área de aproximadamente 2,8 m2).
En resumen, los módulos a los que nos referimos en el título de este artículo son productos que, aunque fabricados a partir de obleas de 210 mm, conservan las características eléctricas y mecánicas de los antiguos módulos basados en obleas de 166 mm.
Desde el punto de vista constructivo, un módulo realizado con celdas de tres partes de 210 mm no se diferencia en nada del módulo de media celda que ya conocemos. La gran ventaja en este caso es que, mientras la industria se prepara para convertir sus líneas de montaje a celdas de 182 mm y 210 mm, el mercado de consumo seguirá teniendo la opción de utilizar módulos más pequeños.
Es una buena noticia saber que todavía tendremos en el mercado la opción de módulos que conservan las dimensiones y características eléctricas de módulos con potencias en torno a los 450 W, ya muy conocidos y compatibles con los modelos de inversores ampliamente disponibles.
Una respuesta
Artículo muy esclarecedor, que sopesa bien los pros y los contras de utilizar módulos fotovoltaicos de potencias cada vez mayores, muchas veces sin tener en cuenta los parámetros de las entradas MPPT de los inversores y sin considerar el aumento de la fragilidad mecánica de las células y, en consecuencia, de los módulos.