Es necesario primeramente distinguir la diferencia entre las celdas FV de laboratorio en estadio de investigaciones y las de producción industrial que sucintamente expresamos a continuación:
| LABORATORIO | INDUSTRIA | |
| Producción | ínfima | masiva |
| Tiempo utilizado | No importa cuanto | Es fundamental usar el mínimo posible |
| Proceso | Manual, por lotes (batch) | Continuo automatizado. |
| Número de pasos. | No importa cuantos | Pocos |
| Área. | Poca | muy extensa |
| Material utilizado. | Poco | Mucho |
| Veces que sale mal(Yield) | No importa cuantas | Deben salir bien (alto yield). |
| Eficiencia | Mayor como celda | Menor como módulo |
Las de laboratorio componen decenas de diferentes tecnologías y materiales las que se investigan, algunas con concentración de la radiación solar mediante lentes, estas son de suma importancia en lugares de alto predominio de la radiación directa de los rayos del sol (zonas desérticas), que requieren mecanismos de seguimiento del sol por parte de los módulos, pero no recomendable para lugares como Cuba con cierto grado de radiación solar difusa.
Existen celdas FV de una sola juntura o unión p-n o de varias denominadas de multijunturas o celdas tándem. A continuación exponemos una selección de records de eficiencias en varios tipos de celdas FV de laboratorio (datos febrero 2016, NREL)
Los records de celdas de laboratorio hoy
Eficiencia |
Tipo de celda solar FV |
|
46.0 % |
Celda de multijuntura (4 uniones p-n) en base a GaAs |
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27.6 % |
Silicio monocristalino con concentración solar |
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27,5 % |
Monocristal GaAs (una juntura) |
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25.6 % |
Si-c mono heterojuntura con Si-a |
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25.0 % |
Si-c mono |
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22.3 % |
CIGS (Cobre, indio, Galio, Selenio) |
|
22.1 % |
CdTe (Cadmio Teluro) |
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21.3 % |
Si-c poli Silicio policristalino (multi), |
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17.9 % |
Perovskita |
|
13.5 % |
Si-a silicio amorfo |
|
12.6 % |
Inorgánicas (CZTSSe) |
|
11.9 % |
Dye-sensibilizadas |
|
11.5 % |
Orgánicas de varios tipos |
|
10.6 % |
Nanoestructuradas de TiO2 |
Principales celdas FV industriales
Las celdas FV de mayores eficiencias son en base a Arseniuro de Galio (GaAs), extremadamente caras por lo que el costo por Wp es excesivamente elevado.
Las celdas que se han impuesto industrialmente son las subrayadas en amarillo en la tabla anterior, tal como se demuestra en la siguiente tabla:
|
1999 |
2009 |
2010 |
2014 |
|
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Si mono |
37,4 % |
34,1 % |
33.2 % |
29.8 % |
|
Si poly |
42,1 % |
46,9 % |
52.9 % |
62 % |
|
CdTe |
0.5 % |
9 % |
5.3 % |
3.9 % |
|
Si-a |
12,3 % |
6,1 % |
5 % |
1.9 % |
|
CISG |
0,2 % |
1,7 % |
1.6 % |
1.9 % |
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Si-c total |
79.5 % |
81 % |
86.1 % |
91.8 % |
|
TOTAL |
92.5 % |
97.8 % |
98 % |
99,5 % |
En el año 2014 (de una producción mundial > 40 000 MWp FV) las celdas de Si (silicio), CdTe y CIGS conformaron el 95.5 % de las celdas FV contenidas en la totalidad de los módulos industriales.
El 91.8 % de Si-C: 29.8 % mono y 62 % ; poli (multi),
Las celdas de Si-c mono y poli (multi) son las que hasta ahora muestran menos degradación solar con el de cursar del tiempo,
Las de Si-c mono tienen mayor eficiencia que las de Si-c poli (multi), pero estas son mas baratas por Wp.
Evolución de la producción de las celdas FV.
En la siguiente tabla se exponen en distintos colores la evolución del predominio por tipos de celdas FV:
Hacia el año 2018:
Las celdas de capas delgadas de Si-a (amorfo) se reducirán notablemente, se utilizaran mayormente en multi y heterojunturas.
Las celdas de capas delgadas de CdTe y CIGS continuaran constituyendo alrededor de solo un 7 %.
Las celdas de Si-c (mono y poli) continuarán constituyendo mas del 90 % de la producción FV industrial/.
Las de Si-c poli *EF tenderan a un 18-19 % de eficiencia y alrededor del 56 % de la produccion mundial de celdas.
Las de Si-c mono *EF tenderan a un 22-23 % de eficiencia y alrededor del 22 % de la produccion mundial de celdas.
De acuerdo con las características de Cuba se recomienda:
- No utilizar celdas de concentración solar debido a la alta componente de radiación solar difusa en el país.
- Continuar priorizando las instalaciones de módulos de celdas de silicio policristalino por mantener: la mayor producción de economía de escala mundial, el aumento de la eficiencia y la reducción de los precios por Wp.
- Continuar la vigilancia tecnológica de otros tipos de celdas teniendo en cuenta el compromiso de eficiencia-costo, como son el caso de la evolución de los módulos con variantes de celdas de Si-c mono, de las que últimamente se reportan distintos records de eficiencia, como: SolarCity 22.04 % (2015), SunPower 22.8 % (2015). Panasonic 23.8 % (feb 2, 2016) todavía no comercializada.
- Los cálculos integrales de eficiencia-costo deben tener en cuenta costo por Wp., aumento de la eficiencia, disminución de estructura soporte y cableado, degradación en el tiempo, que hasta ahora en condiciones de Cuba favorecen al Si-poli.
