Tipos de Paneles Solares

Paneles Fotovoltaicos Policristalinos:

Al igual que comentamos con los modelos monocristalinos, los paneles solares policristalinos están compuestos, en este caso, por células policristalinas.

Podemos diferencia por su color “azulado” y no poseen el chaflán en las esquinas como los monocristalinos.

Las células de silicio policristalino (mc-Si) también utilizan obleas de silicio como sustrato, pero a diferencia de las monocristalinas, éstas proceden del corte de un bloque de silicio que se ha dejado solidificar lentamente en un crisol y que está formado por muchos pequeños cristales de silicio.

Este tipo de elaboración es menos costoso que el anterior, pero reduce considerablemente la eficiencia de las células y su rendimiento. Pueden ser interesantes cuando el factor precio sea determinante para el proyecto, pero a largo plazo son más rentables los monocristalinos.

Vemos en la imagen la diferencia visual entre una célula policristalina y la anterior monocristalina del punto anterior.

Paneles silicio amorfo (capa fina):

Aunque los tipos de paneles más habituales son los descritos, mono y policristalinos, no debemos olvidar también las placas solares de silicio amorfo, o llamadas también de “capa fina”.

El funcionamiento de una célula solar de capa fina de silicio amorfo es el mismo que las cristalinas pero su elaboración es muy diferente. Los aspectos característicos de esta tecnología son:

• Proceso de fabricación sencillo y de fácil automatización.
• Necesidad de poco material activo y reducción del gasto energético y del coste.
• Facilidad para realizar módulos flexibles y con óptima eficiencia cuántica en un amplio rango del espectro.

La tecnología del silicio amorfo a-Si tiene una eficiencia considerablemente menor que las basadas en silicio cristalino, debido principalmente a la mala calidad del silicio utilizado, cuya estructura interna dificulta la recolección de los portadores fotogenerados. Sin embargo, son especialmente adecuadas para uso en interiores, en atmósferas con mucho polvo, etc.

Tal como se puede ver en la imagen, las placas solares de silicio amorfo no consisten en la unión de células individuales como en los paneles solares cristalinos, sino en una lámina cortada a medida en la que se observan unas tiras delgadas que separan las células, creadas y conectadas entre sí durante la elaboración del propio módulo, cuyo enmarcado facilita el manejo y el montaje del mismo.

El rango de tensiones también es más amplio que en los de silicio cristalino, abarcando desde unos pocos voltios hasta decenas de voltios y que los hace interesantes también para sistemas de bombeo solar.

Paneles solares flexibles:

Eso si, una placa solar flexible tiene que disponer de células solares que sean flexibles, y el 99% de las que existen, no lo son. Por ese motivo, para este tipo de panel, hay que elegir siempre aquellos que sean con células solares tipo Maxeon, que será la manera de asegurarse que la placa solar sea realmente flexible y que no haya microrroturas en las células al doblar el panel.

¿Qué voltajes tienen estos paneles solares para uso fotovoltaico?

Todos los módulos solares que disponemos a la venta son para conexión a red y autoconsumo. Entre paneles solares características y voltajes podemos tener:

• Para aplicaciones con voltajes de 12 voltios. Estos paneles solares de 12 voltios, suelen ser placas solares pequeñas para aplicaciones muy concretas.
• Para aplicaciones con tensión de 24 voltios o superior. Son los tipos de módulo solar más habituales.
• Paneles Solares de Conexión a Red: Los paneles solares de conexión a red está recomendada para la realización de huertos solares de gran tamaño, o instalaciones de autoconsumo residencial e industrial. Bien es cierto que para hacerlos funcionar en instalaciones aisladas o con baterías, necesitará un regulador MPPT ( este tipo de reguladores son capaces de convertir cualquier tensión en 12,24 o 48V según lo configuremos). Estos paneles, gozan de un excelente precio de venta por la producción masiva que que existe. Son los únicos paneles solares que se pueden instalar a la hora de plantear un autoconsumo sin baterías; es decir, un autoconsumo directo.

En realidad, las placas solares para electricidad tienen más tensión que esas de 12V o 24V, simplemente es un modo de segmentar por tipo de aplicaciones.

Para el resto de instalaciones de conexión a red eléctrica, plantas solares (huertas solares), tipos de autoconsumo fotovoltaico..., se usan módulos fotovoltaicos de conexión a red que tienen tensiones de salida de más de 35 Voltios.

Tipos de nivel de eficiencia:

• Modelos de alta eficiencia: Son aquellos con una eficiencia de panel superior al 19-20%, solo alcanzadas por los modelos monocristalinos. Su gran ventaja radica en que se pueden instalar paneles solares de más potencia en menos espacio, por lo que se puede optimizar más el espacio disponible en el tejado que generalmente es limitado. Puedes consultar algunos de los paneles solares de mayor eficiencia.
• Modelos de eficiencia baja-media: Son aquellos con una eficiencia energética de panel inferior al 18-19%. Su única ventaja es que el precio es algo inferior a los de alta eficiencia. Sin embargo, limita la potencia que se puede instalar en el tejado, al necesitar más superficie, por lo que la rentabilidad a medio plazo se ve perjudicada con estos modelos.

Elegir entre Placa solar Monocristalina o Policristalina:

Ahora que ya hemos visto, a grandes rasgos, las diferencias fundamentales del sicilio policristalino vs monocristalino, vamos a ir desgranando los motivos por los que concluir cuál es mejor de ellos.

Si partimos de la base del silicio que se usa en estos dos tipos de tecnologías, tenemos que:

• Las placas solares policristalinas están compuestas por células cuyo silicio no procede de un único cristal de silicio, sino de muchos pequeños fundidos en grupo.Por este motivo, al no tratarse de un solo cristal, no es tan puro como una célula monocristalina, y sus eficiencias y rendimientos son siempre algo inferiores a un panel monocristalino. Además existen las llamadas "Mono Black" que son placas solares negras y las preferidas como paneles solares para casa, por su excelente integración y mínimo impacto visual.
• Las placas solares monocristalinas están compuestas por células cuyo silicio SI procede de un único cristal. Por tanto, la pureza es óptima y esto mejora la eficiencia.

Es decir, al menos a nivel de eficiencia, si te preguntas qué placa solar es mejor, monocristalina o policristalina, la respuesta es, sin duda, la monocristalina. Siempre se va a lograr más eficiencia una placa monocristalina que una policristalina.

Prueba de ello es que, en el mercado actual, los paneles solares de más alto rendimiento son todos de tecnología monocristalina.

No en vano, el rendimiento de placas solares policristalinas por metro cuadrado es de unos 170 Wattios por metro cuadrado, sin embargo el rendimiento de placas solares monocristalinas por metro cuadrado puede oscilar entre 180 Wattios (lo más habitual) hasta 220W por metro cuadrado.

Eso si hablamos a nivel de eficiencia. Pero vamos a tratar otro tema que siempre genera dudas:

Tipos de placas solares por duración de garantía:

• Modelos gama media-baja: Poseen garantías de 10-12 años de producto y 25 años de producción (rendimiento o potencia).
• Modelos gama media: Poseen garantía de 15-20 años de producto y 25 años de producción (rendimiento o potencia).
• Modelos gama alta: Poseen garantía de 25 años de producto y 25 años de producción.

Tipos según el número de células solares:

Las placas solares fotovoltaicas tienen un número de células solares conectadas en serie, y en función de ese número se pueden agrupar en:

• 36 células solares: tienen una potencia de 150W aproximadamente y sirven para baterías de 12V.
• 60 células y 120 medias célula: tienen una potencia de entre 320W y 340W para autoconsumo. También se les suele denominar paneles solares de 24V.
• 72 células y 144 medias células: tienen una potencia de entre 385W y 415W, para autoconsumo y también permiten cargar baterías de 24V.
• Shingle Cells: Son un tipo de panel con tecnología muy avanzada donde se unen las células fotovoltaicas cortadas "en teja" para que tenga un comportamiento como una "super célula". El número de células solares puede variar.
• Media Célula (O células cortadas): Son células fotovoltaicas cortadas en dos y seriadas. Tiene la ventaja de mejorar el comportamiento en sombras pero una gran desventaja que es la que se duplican las soladuras y contactos metálicos, por lo que están más expuestas a fallos.

Rangos de potencia habituales:

Según Voltaje:

• 24 Voltios o superior: Son los conocidos como de conexión a red, o de autoconsumo. A veces los encontrarás descritos como panel solar de 24V por tener una tensión de salida superior a los 30 Voltios, sirven para autoconsumo, conexión a red, y para cargar baterías de 24V.
• 12 Voltios: Son más pequeños que los anteriores, generalmente desde 80 Vatios hasta 150 Vatios, y de 36 células.  Su aplicación es para pequeñas instalaciones aisladas con baterías de 12V, por eso se les suele llamar panel solar de 12V.

Siempre hay que comprobar la compatibilidad entre la batería y el panel solar a utilizar, sea a 12V como a 24V.

Por último, recuerda que no debes confundir los paneles solares térmicos con los fotovoltaicos por qué son muy diferentes.

En Altas Temperaturas ¿Qué es mejor, un placa solar monocristalina o policristalina?

Partimos de la base que la temperatura, el calor, es uno de los mayores enemigos de un panel solar.

Si examinas una ficha técnica de una placa solar monocristalina o policristalina, verás que hay un dato llamado Coeficiente de Temperatura (expresado en %/ºC o %/K), que lo que indica es el % de potencia pierde ese panel solar por cada grado centígrado que la temperatura de la célula solar sube de 25ºC.

Fíjate en los siguientes ejemplos extraídos de fichas técnicas de placas solares monocristalinas o policristalinas actuales (2019):

• Coeficiente de temperatura, resaltado en rojo, de una placa solar policristalina.

• Coeficiente de temperatura, resaltado en rojo, de una placa solar monocristalina.

• Coeficiente de temperatura, resaltado en rojo, de una placa solar monocristalina de alto rendimiento (tecnología Maxeon, exclusiva de SunPower)

Como ves en las imágenes anteriores, los coeficientes de temperatura de los paneles Monocristalinos, son mejores que los Policristalinos.

Existe la creencia de que para climas con altas temperaturas, como por ejemplo el Sur de Europa (España, Portugal...), el rendimiento de una placa solar a alta temperatura es mejor si es policristalina. Pero como ves, no es algo basado en la práctica, sino que la explicación de esa creencia tiene otro origen.

Esa creencia, siempre ha sido un argumento más bien comercial, fomentado por fabricantes Asiáticos y vendedores de placas policristalinas de bajo coste.

Panel Monocristalino vs Policristalino - Estudios Científicos del Comportamiento con Temperatura

Pero es que ya no solamente es necesario mirar las fichas técnicas, sino que hay multitud de estudios que demuestran que las células de silicio policristalino alcanzan temperaturas más elevadas que las de silicio monocristalino, en las mismas condiciones ambientales.

Fíjate en esta comparativa entre temperaturas alcanzadas por células de silicio monocristalino vs policristalino, realizada por la Universidad de Santiago de Cali en 2017:

1. En esta primera gráfica se muestran las temperaturas, medidas a lo largo del año, alcanzadas por las células monocristalinas sometidas al estudio:

1. Y esta segunda gráfica muestra las temperaturas, medidas a lo largo del año, alcanzadas por las células policristalinas sometidas al estudio:

Para el experimento se utilizaron varias fórmulas (modelo King, Duffle y Masters) para el cálculo de las temperaturas, y el resultado fue inapelable:

Como resultado de la investigación realizada, es posible concluir que existe una relación inversamente proporcional entre la temperatura de la celda calculada por los tres modelos de desempeño y la eficiencia de conversión, es decir que a mayor temperatura de la celda, la eficiencia de conversión de energía es menor.

Por otro lado, al comparar la gráfica de los tipos de tecnologías de paneles, se evidencia que el panel de silicio monocristalino es el que mayor eficiencia de conversión de energía presenta, seguido del panel de silicio policristalino.

Los paneles policristalinos alcanzaron siempre una temperatura de célula más alta que los monocristalinos. Nada sorprendente, pues ya habíamos visto que eso ya viene incluso reflejado en las fichas técnicas de cualquier placa solar hoy en día.

Tipos de placas fotovoltaicas según su uso o aplicación:

Si lo habitual es clasificar las placas solares según tecnología, también es posible hacerlo según su uso. vamos a separarlos por aplicaciones.

Tipos de placas solares por aplicación:

• Placas solares para autoconsumo. Son las que más se están utilizando hoy en día, en gran medida por el auge de este tipo de sistemas. Se trata de placas fotovoltaicas estándar, monocristalinas o policristalinas, y con potencias que suelen ir desde los 300W hasta los 400W.
• Placas solares para casas. No se diferencian de las anteriores. Se usa el mismo tipo de paneles para casas que para otro tipo de instalación, pero si que, en ocasiones, en casas aisladas se utilizan otro tipo de equipamiento que para el autoconsumo conectado a red.
• Placas solares para autocaravanas. Suelen ser para sistemas de 12V, por la tensión habitual de la batería del vehículo.

Para Casa y para Autoconsumo:

Este tipo de paneles solares para casa y para autoconsumo las agrupamos pues no difieren entre si. Suelen ser paneles solares de tecnología monocristalina (mayor eficiencia) o policristalina (menor eficiencia), y con potencias que suelen oscilar entre los 300W y los 400W, en caso de los monocristalinos, y entre los 280W y 340W en caso de los policristalinos. De ahí su diferencia en rendimiento.

Este tipo de paneles siempre es aconsejable que no sean de gran tamaño. No debemos de olvidar que el tejado de una vivienda no es igual que el de una nave industrial, es menos transitable. Por lo que es mejor utilizar paneles con tamaños que no sean mayores de 1.7 x 1 metro, para facilitar su instalación. Además de que también serán más modulares, por lo que se aprovechará mejor la superficie disponible.

En caso de instalaciones de autoconsumo de mayor tamaño, en una nave industrial por ejemplo, ya hay mayor facilidad para realizar los trabajos de instalación. En estos casos se puede optar por usar placas solares de tamaños 1,7 x 1 metros (típicamente 60 células) o también de 2 x 1 metros (típicamente 72 células).

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Placas solares para Autocaravana:

Una placa solar para furgoneta suele ser para aplicaciones de 12V. Es decir, lo que se busca es una tipo de placa solar con una tensión en bornes de alrededor de 18V para poder alimentar la batería de la autocaravana.

De este modo, si colocas una placa solar en una furgo vw o en una camper.... etc, lo que tendrás es que la batería se puede cargar mientras esta el vehículo parado y te aportará un extra de energía para las horas en las que no hay sol y que no está la caravana circulando.

Hasta aquí esta sección de tipos de placas solares. Seguramente se puede enfocar desde otros puntos de vista o incluso hacer otras clasificaciones. ¿Tienes alguna sugerencia o crees que nos hemos olvidado algunas?.

Conclusiones finales sobre paneles fotovoltaicos monocristalinos y policristalinos:

La creencia popular de que en climas cálidos se comporta mejor el policristalino no es cierta, de hecho se aleja mucho de la realidad, como hemos podido comprobar.

Bien es cierto que si quieres elegir entre placas solares monocristalinas o policristalinas y necesitas precios bajos, entonces los paneles policristalinos, efectivamente, son más baratos.

Si por el contrario lo que buscas es rendimiento y eficiencia y el precio de las placas solares no es lo más importante para ti, sino que te interesa más la calidad y generar más energía, entonces los paneles monocristalinos son muy superiores.

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