Tipos de paneles solares

Existen 3 tipos de paneles solares: paneles fotovoltaicos, placas solares térmicas y placas solares híbridas. Actualmente, los tipos de placas solares fotovoltaicas son los más utilizados y se clasifican en: Monocristalinas, Policristalinas y Thin-Film.

Las placas solares térmicas se utilizan para agua caliente y calefacción, y los paneles solares híbridos (una mezcla entre fotovoltaicos y térmicos) cumplen tanto las funciones de un panel térmico como fotovoltaico, con múltiples aplicaciones en nuestra vida diaria.

1. Paneles solares fotovoltaicos

Los paneles solares fotovoltaicos son un tipo de panel que produce electricidad a partir de la energía del sol. Los paneles fotovoltaicos son modulares, por eso se les conoce también como módulos fotovoltaicos, lo que permite instalar más o menos paneles según las necesidades energéticas de cada inmueble.

Las placas fotovoltaicas están compuestas por una asociación (o matriz) células solares hechas de materiales semiconductores, generalmente de silicio. Los módulos suelen tener una vida útil promedio de 25 a 30 años y tienen un mantenimiento sencillo. Además, al utilizar la energía solar para su funcionamiento son una fuente de energía limpia y renovable. Los paneles solares fotovoltaicos pueden instalarse en diversos entornos, desde tejados residenciales hasta grandes plantas solares en naves industriales o extensiones de terreno.

¿Qué tipos de placas solares fotovoltaicas existen?

Los tipos de placas fotovoltaicas que existen vienen definidos por el tipo de silicio de sus células fotovoltaicas.

Existen los paneles solares monocristalinos, policristalinos y thin film, y dentro de esas familias hay variedades de tecnologías (HJT, PERC, N-Type, TOPCon...), listadas a continuación.

• Monocristalinos: Una placa solar monocristalina está formada con un conjunto de células solares compuestas de un solo cristal de silicio y que se forman mediante un proceso de Czocharlski. La eficiencia media de los paneles solares monocristalinos oscila entre el 17% y 22%. Sus mayores ventajas son su alta eficiencia, baja degradación y larga vida útil. Como desventajas, si precio algo más caro que otros tipos de panel.De entre los paneles monocristalinos destacan las siguientes tecnologías.
  • Tecnología Monocristalinos PERC: Con una eficiencia de entre (19%-21%), son los que más se comercializan por su mejor relación calidad/precio.
  • Tecnología Monocristalina Tipo N: Son módulos de porcentaje de conversión superior a los convencionales con una eficiencia entre el 21% al 23%, compuestos por material de mayor calidad.
  • Tecnología Monocristalina IBC: También llamados de células de contactos traseros. Generalmente son células tipo-n y además con los contactos por la parte posterior de la célula. Su eficiencia (entre 21% y 23%) es muy superior al resto.
  • Tecnología Monocristalina Tándem, como HJT: Combinan al menos dos tipos de célula en una. Generalmente, monocristalino y amorfo, y poco a poco se está probando con perosvskyta también. Tienen mayor margen de mejora tecnológica que el resto y una eficiencia entre el 21% y el 23%.
  • Paneles bifaciales: Tienen la capacidad de captar energía por ambas caras de la célula. Al tener capacidad de captación por la parte posterior del panel, su eficiencia se incrementa (5-10%).
• Policristalinos: Un panel solar policristalino está compuesto de un conjunto de células solares formadas por múltiples cristales de silicio fundidos juntos. Estos cristales se forman de manera más rápida y económica que las células monocristalinas pero son menos eficientes, entre un 16% y 18% de promedio. Las ventajas de los paneles solares policristalinos son su menor precio. Como desventajas, su menor eficiencia, mayor degradación y vida útil más corta.
• Capa Fina (Thin Film): Un panel solar de película delgada (capa fina) utiliza capas delgadas de materiales fotovoltaicos, como silicio amorfo, cadmio-telurio (CdTe) o diseleniuro de cobre-indio-galio (CIGS), depositadas sobre un sustrato como vidrio, plástico o metal. Sus ventajas son que pueden ser flexibles y su bajo precio. Su desventajas son su baja eficiencia y alta degradación.

• Paneles CIGS: Fabricados con cobre, indio, galio y selenio. Ofrecen una eficiencia alta dentro de su tipo y existen opciones flexibles.
• Paneles Amorfos: fabricados con silicio amorfo. Están en desuso, tienen rendimiento bajo y no son adecuados para instalaciones en viviendas.
• Paneles de CdTe: Fabricados con células compuestas por una capa de telururo de cadmio dopado p y una capa de sulfuro de cadmio (CdS) dopado n.

• Tecnologías experimentales.
  • Con células Graetzel: aprovechan tintes fotosensibles para generar corrientes y se utilizan en integración en edificios por su transparencia.
  • Perosvkita: En lugar de utilizar silicio, los paneles de perosvskyta utilizan un material creado a partir de un compuesto cristalino llamado perosvskita. Aún en fase experimental.

2. Paneles solares térmicos

Los paneles solares térmicos se utilizan para calentar agua (que circula por su interior y se transmite por medio de un intercambiador) y que se emplea en agua caliente sanitaria (ACS) y calefacción. A los paneles solares térmicos también se les conoce como colectores solares, captadores solares.

¿Qué tipos de placas solares térmicas existen?

Los diferentes tipos de placas solares térmicas pueden agruparse según el tipo de colector y la temperatura de operación en 3 categorías, listadas a continuación.

• Placas solares térmicas de baja temperatura (alcanzan temperaturas de operación hasta 50ºC):
  • Colectores de Captador Plano: Utilizan una superficie plana para absorber la radiación solar y son los más utilizados para aplicaciones como el calentamiento de agua doméstica y la calefacción de piscinas.
  • Colectores de Aire: Utilizan el aire como medio de transferencia de calor. Estas placas térmicas se utilizan principalmente para el calentamiento de espacios y en procesos de secado.
• Placas solares térmicas de media temperatura (alcanzan temperaturas de operación hasta 90ºC):
  • Colectores de Tubos de Vacío (heat pipe): Consisten en tubos de vidrio que contienen un alcohol al vacío que al evaporarse reduce las pérdidas de calor. Son más eficientes que los colectores planos y se usan en sistemas de calentamiento de agua y calefacción más exigentes.
• Placas solares térmicas de alta temperatura (alcanzan temperaturas de operación hasta 150ºC)
  • Colectores de Alta Concentración: Utilizan espejos o lentes para concentrar la radiación solar en un mismo punto. Son adecuados para aplicaciones que requieren temperaturas muy altas, como la generación de electricidad.
  • Colectores de Concentración Parabólicos: Emplean espejos parabólicos para concentrar la luz solar en un tubo receptor. Son utilizados en plantas de energía solar térmica para generar vapor y producir electricidad a gran escala.

3. Paneles solares híbridos

Los paneles solares híbridos son un tipo de placas solares que combinan las tecnologías fotovoltaicas y térmicas en un solo equipo para maximizar el aprovechamiento de la energía solar. Este tipo de paneles son capaces de generar electricidad y calor simultáneamente, lo que los hace muy eficientes y versátiles para múltiples aplicaciones. Una evolución de este tipo de panel serían los paneles termofotovoltaicos que también utilizan ambas tecnologías pero para generar electricidad en lugar de calor.

¿Qué tipos de placas solares termofotovoltaicas existen?

Los paneles solares híbridos, también conocidos como sistemas híbridos solar-fotovoltaicos-térmicos o PVT, combinan tecnologías fotovoltaicas y térmicas para optimizar la captación y utilización de la energía solar. Estos sistemas se agrupan en 5 tipos según su diseño y tecnología.

• Placas Solares Híbridas por Generación
  • Primera Generación (PVT Convencional): Combinan celdas solares tradicionales con un colector térmico. Son los más comunes y utilizan células de silicio.
  • Segunda Generación (Thin-Film PVT): Utilizan células de película delgada, lo que puede reduce su precio y permite flexibilidad en el diseño. Son menos eficientes que las células de silicio pero más ligeros y flexibles.
  • Tercera Generación (PVT Avanzados): Incorporan nuevas tecnologías de célula solar, como las células de perovskita o células orgánicas. Potencialmente ofrecen mayores eficiencias y nuevas aplicaciones.
• Placas Solares Fotovoltaicas-Térmicas (PVT): combinan la generación de electricidad a través de células fotovoltaicas con la captación de calor mediante colectores térmicos. Hay 2 clases principales: PVT de agua y PVT de aire.
  • PVT de Agua: Utilizan un circuito de agua para capturar el calor generado por las células fotovoltaicas. Se utilizan principalmente para calentamiento de agua doméstica y calefacción.
  • PVT de Aire: Utilizan aire en lugar de agua para recoger y distribuir el calor. Son adecuados para calefacción de espacios y secado de productos.
• Placas Solares Concentradas Fotovoltaicas-Térmicas (CPVT): combinan la concentración de la radiación solar con la generación de energía eléctrica y térmica. Este sistema híbrido utiliza lentes o espejos para enfocar la luz solar sobre células fotovoltaicas de alta eficiencia, mientras captura el calor generado en el proceso para aplicaciones térmicas. Hay 2 clases:
  • CPVT de Alta Concentración: Utilizan lentes o espejos para concentrar la luz solar en una pequeña área de células fotovoltaicas, aumentando la eficiencia. Incorporan un sistema de enfriamiento para gestionar el calor concentrado.
  • CPVT de Baja Concentración: Utilizan técnicas de concentración más moderadas y sistemas de enfriamiento simples. Tienen menor complejidad y costo en comparación con los sistemas de alta concentración.
• Placas Solares con Refrigeración por Absorción: mejoran la eficiencia de los sistemas fotovoltaicos mediante la incorporación de un sistema de refrigeración basado en el principio de absorción. Los PVT con refrigeración por absorción enfrían las células solares, mejorando su rendimiento eléctrico, y aprovechan el calor generado para producir frío, lo cual es útil para aplicaciones de aire acondicionado o refrigeración.Son adecuados para aplicaciones donde se requiere tanto calefacción como refrigeración.
• Placas Solares Orgánicas Fotovoltaicas-Térmicas (OPVT): combinan la generación de energía eléctrica mediante células solares orgánicas con la captación de energía térmica. Estas placas aprovechan los materiales orgánicos semiconductores para convertir la luz solar en electricidad y, al mismo tiempo, capturan el calor generado durante este proceso para aplicaciones térmicas. Las OPVT tienen potencial para reducir costos y permitir nuevas aplicaciones debido a la flexibilidad y bajo peso de los materiales orgánicos.

¿Cuándo elegir paneles térmicos y cuándo fotovoltaicos?

Elegir entre paneles solares térmicos y fotovoltaicos viene determinado por el tipo de aplicación a la que se quiera destinar.

Elige paneles solares térmicos cuando necesites generar agua caliente y calefacción para viviendas. Calentar agua para edificios e incluso industrias que demanda alta temperatura de agua, también es posible con los captadores térmicos.

Elige paneles fotovoltaicos si necesitas generar electricidad para consumo en la misma ubicación. Su instalación es sencilla y su desempeño puede cubrir gran parte de las necesidades de consumo eléctrico de una vivienda, una empresa y una gran industria.

¿Qué tecnologías se utilizan en los paneles solares fotovoltaicos?

Las tecnologías más utilizadas en los paneles solares son monocristalinas, policristalinas y amorfa. Existen nuevas tecnologías para paneles solares emergentes que aportan más eficiencia, más potencia y más durabilidad, que las HJT, TOPCon e IBC, basadas en células de silicio monocristalino N-Type de nueva generación.