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Las últimas tecnologías para la producción de células fotovoltaicas

Nov 24, 2021Asesoramiento de expertos0 Comentarios

Las últimas tecnologías para la producción de células fotovoltaicas

por Nov 24, 2021Asesoramiento de expertos

A continuación se presentan las últimas tecnologías de células y paneles fotovoltaicos que ofrecen los principales fabricantes. También se enumeran algunos de los paneles más populares e innovadores del mercado.

PANELES CON LAS ÚLTIMAS INNOVACIONES

La mayoría de los fabricantes de paneles ofrecen una gama de modelos que incluyen mono y policristalinos (también conocidos como multicristalinos) con diferentes clasificaciones de potencia y condiciones de garantía. La eficiencia de los paneles solares ha aumentado significativamente en los últimos años debido a los avances en la tecnología de células fotovoltaicas. Las tecnologías más comunes:

  • PERC – pasivación del emisor de la celda posterior

  • Bifacial – Paneles y celdas de doble cara

  • Barra colectora múltiple : barras colectoras y cables

  • Paneles divididos celdas cortadas

  • Vidrio doble – vidrio doble sin marco

  • Celdas con tejas: celdas superpuestas (tecnología de tejas)

  • IBC – Células de contacto trasero interdigitadas

  • HJT – células de heterounión

The 5 main solar panel types using the latest solar PV cell technologies

Estas innovaciones se explican en detalle a continuación . Ofrecen varias mejoras de rendimiento y una mayor fiabilidad. Varios fabricantes ofrecen hasta 30 años de garantías de rendimiento.

EFICIENCIA DEL PANEL SOLAR

Tabla comparativa de rendimiento del panel solar

Tabela porównawcza wydajności paneli słonecznych - Kliknij

El rendimiento de los paneles solares es uno de varios factores importantes a considerar al seleccionar paneles. La productividad ha aumentado significativamente en los últimos años, de alrededor del 15% a más del 20%.

MONOCÉLULAS VERSUS POLICRISTALINO

Ha habido un largo debate sobre qué tecnología celular es mejor. Las células monocristalinas (mono), que se cortan de un cilindro monocristalino , son más eficientes pero un poco más caras de producir. Hasta hace poco, los costos más altos eran el principal motivo de la elección de la tecnología policristalina. Sin embargo, en los últimos 2 años, el costo de las obleas mono se ha reducido significativamente. La mayoría de los grandes productores han vuelto a las células monocristalinas o monocast , que son células monocristalinas fabricadas mediante un proceso de fabricación policristalino.

El proceso de producción de células solares policristalinas es sorprendentemente sencillo. El primer paso es cristalizar el silicio en el crisol, permitiendo que el silicio solidifique en forma de bloque. La fusión a 1500 grados C elimina las impurezas del silicio hasta cierto punto. El bulto se enfría y se corta en rodajas finas.

Durante la producción de células monocristalinas, se arrojan policristales de silicio de alta pureza en el crisol, que luego se funden en una masa a una temperatura de 1500 grados.

Se introduce una semilla de cristal en él, un solo bloque de silicio a partir del cual se formará todo el cristal. Lentamente (¡todo el proceso tarda 48 horas!), Se extrae el embrión, o más bien lo que ha crecido de él: un gran monocristal de silicio cilíndrico. Al igual que el bloque policristalino, el cilindro monocristalino se corta en rodajas redondas. Las celdas redondas utilizadas anteriormente causaron una gran pérdida de la superficie del módulo terminado, por lo que se cortaron en una forma cercana a un cuadrado.

Ambos tipos de células todavía se producen ampliamente y son muy fiables. Actualmente, las células monocristalinas se consideran la mejor tecnología debido a su mayor eficiencia.

Ogniwa monokrystaliczne mają na ogół kolor ciemno-czarny / niebieski z wzorem rombu, natomiast ogniwa poli lub wielokrystaliczne mają kwadratowe krawędzie, mają kolor niebieski i lekko teksturowane.

Las células monocristalinas son generalmente de color negro / azul oscuro con un patrón de diamante, mientras que las células policristalinas o policristalinas son de bordes cuadrados, de color azul o azul marino y de textura ligera.

 

¿POR QUÉ LAS CÉLULAS MONOCRISTALINAS SON MÁS EFICIENTES?

Las ventajas del silicio monocristalino resultan de una estructura cristalina uniforme libre de límites de grano y de impurezas más pequeñas gracias al proceso único de Czochralski. Las células mono también tienen un coeficiente de temperatura ligeramente mejor. En comparación, las células poli o multicristalinas tienen límites cristalinos muy pequeños pero definidos que pueden actuar como barreras finas y reducir la eficiencia. Las células muticristalinas, aunque generalmente son muy confiables, también pueden ser más propensas a las microfisuras después de varios años de uso.

RENDIMIENTO A ALTAS TEMPERATURAS

Las células monocristalinas tienen un coeficiente de temperatura de célula ligeramente más bajo. Esto da como resultado un rendimiento ligeramente superior a temperatura elevada. El coeficiente de temperatura de potencia es la cantidad de potencia perdida al aumentar la temperatura de la celda, es decir, reducen lentamente la potencia de salida al aumentar la temperatura de la celda. Todas las células y paneles solares se evalúan utilizando el método de medición STC. Durante el funcionamiento, la temperatura de la celda es 20-30 ° C más alta que la temperatura ambiente. La pérdida de potencia de salida del módulo suele ser del 8 al 14%. Las células monocristalinas tienen pérdidas más bajas debido a un factor de potencia promedio de aproximadamente -0,38% por ° C.Las células policristalinas tienen un factor de potencia promedio de -0,41% por ° C.

PERC – (DE ANG. EMISOR PASIVADO Y CÉLULA TRASERA )

En los últimos dos años, la tecnología PERC se ha convertido en la tecnología principal para muchos fabricantes tanto en células monocristalinas como policristalinas. PERC son las siglas de «Cell Rear Emitter Passivation Technology». Esta es una estructura celular más avanzada que utiliza una capa adicional de dieléctrico en la parte posterior de la celda para absorber más fotones de luz y aumentar la «eficiencia cuántica». En las células PERC, la eficiencia aumenta a partir de la luz que llega a la capa inferior de la placa y después de reflejar el fotón que regresa al interior de la célula. A través de esta reflexión, los fotones tienen una segunda oportunidad de generar electricidad.

Por tanto, la tecnología PERC permite mejorar el proceso de captación de la radiación solar y optimizar la recogida de electrones.

Lokalna tylna warstwa PERC AI-BSF (aluminiowe pole powierzchni tylnej) używana przez Trina SolarStandardowe Solarzelle vs. Q.ANTUM Solarzelle

Q Cells fue el primer fabricante en introducir la tecnología PERC en células multicristalinas. El fabricante utilizó el nombre comercial Q.ANTUM. La tecnología Q.ANTUM es un turbocompresor de optimización para células y módulos solares policristalinos y monocristalinos convencionales. El módulo Q.ANTUM se ha desarrollado para garantizar el máximo rendimiento en condiciones reales, incluso con poca radiación durante el anochecer y el amanecer y cielos nublados y en los días despejados y calurosos de verano, así como en otoño e invierno cuando el sol está bajo.

Vorteile von Q.ANTUM

Jinko Solar rompió recientemente el récord de rendimiento con un 22,04% de una celda de silicio multicristalino tipo P de tamaño estándar. Las celdas mono PERC son actualmente el tipo de celda más popular y más eficiente. La mayoría de los fabricantes, incluidos Winaico, Trina Solar, Q Cells, Jinko Solar, Risen y JA Solar y muchos otros, utilizan la arquitectura PERC.

 

PROBLEMAS DE LETID – PERC

Las células PERC de tipo P típicas pueden degradarse debido al llamado LeTID, o degradación inducida por la luz y la temperatura elevada. El fenómeno LeTID es similar a la conocida degradación de LID a partir de la luz. En LID, un panel puede perder un 2-3% de su potencia de salida nominal en el primer año de exposición a los rayos UV y un 0,5% a un 0,8% por año en los años siguientes. Desafortunadamente, las pérdidas debidas a LeTID pueden ser mayores, hasta un 6% en los primeros 2 años. La degradación inducida por la luz es causada por los compuestos inestables de oxígeno del boro. Se pueden encontrar en todas las células solares de tipo p. Si el fabricante no tiene plenamente en cuenta la pérdida, puede provocar un rendimiento deficiente y posibles reclamaciones de garantía. Los productores están tomando medidas para estabilizar los compuestos de boro-oxígeno con el fin de minimizar la degradación. Esto hace que los módulos solares PERC sean más eficientes que los módulos que no están equipados con esta tecnología.

Afortunadamente, las celdas de silicio de tipo N utilizadas por los principales fabricantes son resistentes a LeTID. Además, varios fabricantes que producen celdas mono y poli PERC tipo P han desarrollado procesos para reducir o eliminar LeTID, incluido Q Cells , que fue el primero en aplicar la tecnología anti-LeTID a todos los paneles.

 

RIELES COLECTOR

Małe srebrne metaliczne palce w poprzek każdej komórki przenoszą prąd na 5 szyn taśmowych.

Las barras colectoras son cables delgados o cintas que corren a lo largo de cada enlace y transportan electrones (corriente). A medida que las células fotovoltaicas se han vuelto más eficientes y generan más electricidad, en los últimos años la mayoría de los fabricantes han cambiado la tecnología de 3 bares a 5 o 6 bares. Varios fabricantes como LG Energy, REC, Trina y Canadian Solar han ido un paso más allá y han desarrollado sistemas de múltiples cables que utilizan hasta 12 cables redondos muy delgados en lugar de barras colectoras planas. La compensación es que los rieles oscurecen parte de la celda, por lo que pueden degradar ligeramente su rendimiento si son demasiado grandes. Por lo tanto, deben diseñarse cuidadosamente. Por otro lado, más barras colectoras proporcionan menor resistencia y un camino más corto para que viajen los electrones, lo que resulta en una mayor eficiencia.

SI UNA CELDA MICROCRUPTA DEBIDO A UN IMPACTO, CARGAS PESADAS O PERSONAS QUE CAMINAN SOBRE PANELES , MÁS RIELES DE RECOGIDA AYUDAN A REDUCIR EL RIESGO DE PUNTOS CALIENTES (PUNTO ALTERNATIVO CALIENTE).

 

 

 

 

Ogniwa LG Neon 2 z 12 okrągłymi szynami z drutu.En los módulos LG neon 2, donde el fabricante utilizó por primera vez 12 barras colectoras redondas pequeñas, que LG denominó tecnología «Cello», que significa «una combinación de celdas con baja pérdida, baja tensión y mejora de la absorción. La tecnología esencialmente de varios cables reduce la resistencia eléctrica y aumenta aún más la eficiencia.

 

 

 

 

 

MEDIAS CÉLULAS

Technologia półkomorowa Q CELLS

Otra tecnología reciente es el uso de celdas de tamaño medio o semidimensionales. en lugar de celdas cuadradas de tamaño completo y mover la caja de conexiones al centro del módulo. Esto divide efectivamente el panel solar en 2 paneles más pequeños, cada uno de los cuales funciona de forma independiente. Esto tiene muchas ventajas. En primer lugar, el aumento de la eficiencia debido a las menores pérdidas de resistencia de las barras colectoras. Dado que cada celda tiene la mitad del tamaño, produce la mitad de la corriente al mismo voltaje. Esto significa que el ancho de la barra colectora se puede reducir a la mitad, lo que reduce el sombreado de la celda y las pérdidas. La corriente más baja también se traduce en temperaturas de celda más bajas. Esto, a su vez, reduce la formación de puntos calientes debido al sombreado local, la suciedad o el daño a la celda.

Además, una distancia de cable más corta desde la parte superior e inferior hasta el centro del panel reduce el desperdicio y mejora el rendimiento general. De este modo, aumenta la potencia de salida de un panel de tamaño similar hasta en 20 W. Otra ventaja es que permite el sombreado parcial de la parte superior o inferior del panel y no afecta la salida del panel.

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Panel Hanwha Q Cells Q.Peak Duo G5 wykorzystuje półcięte mono ogniwa PERC z 6 okrągłymi szynami z drutu

El panel Hanwha Q Cells Q.Peak Duo G5 utiliza celdas PERC mono cortadas con 6 rieles redondos

MÓDULOS SOLARES BIFACIALES

La tecnología de doble cara ha estado disponible durante varios años. Sin embargo, solo ahora está comenzando a hacerse popular a medida que los costos de producción de células monocristalinas de muy alta calidad continúan disminuyendo. Las celdas de doble cara absorben la luz de ambos lados del panel y, en la ubicación correcta, pueden generar hasta un 27% más de energía que los paneles tradicionales de una cara. Los paneles solares de doble cara generalmente usan un frente de vidrio y una lámina trasera de polímero transparente. Esto permite que la luz reflejada llegue a la parte posterior del panel. Los módulos bifaciales también pueden usar una parte posterior de vidrio, lo que prolonga la vida útil del módulo y puede reducir en gran medida el riesgo de falla. Algunos fabricantes ofrecen una garantía de rendimiento de 30 años en paneles bifaciales.

Dwufazowe moduły słoneczne pochłaniają również energię światła odbitego z tyłu ogniw - kredyt LG

Los paneles de doble cara generalmente solo se han utilizado en instalaciones sobre el suelo en lugares donde la luz solar se refleja fácilmente en las superficies circundantes. Especialmente en regiones más nevadas. Si bien se ha demostrado que funcionan mejor cuando se montan en el suelo en superficies arenosas claras, también pueden lograr un rendimiento hasta un 10% mayor en techos de colores claros . Además, el vidrio proporciona una mejor disipación del calor de la celda, mejorando la eficiencia.

VIDRIO BIFACIAL / VIDRIO

Hoy en día, muchos fabricantes producen paneles de vidrio, doble o doble vidrio / vidrio, que no deben confundirse con la tecnología bifacial. El vidrio trasero reemplaza la película aislante eléctrica blanca tradicional, que se considera mejor. El vidrio es muy estable, no reactivo y no envejece con el tiempo ni se deteriora bajo la influencia de la radiación UV. Debido a la mayor vida útil de los paneles de vidrio, algunos fabricantes, como Trina Solar, ofrecen ahora una garantía de rendimiento de 30 años.

Podwójne szklane panele słoneczne LONGi z 30-letnią gwarancją

Muchos paneles de vidrio de doble cara también no tienen marco, lo que significa que no hay marco de aluminio. Esto puede complicar un poco la instalación de los paneles ya que se requieren sistemas de fijación especiales. Sin embargo, los módulos sin marco ofrecen una serie de ventajas. Lo más importante es el efecto autolimpiante. Los módulos sin marco no atrapan la suciedad y el polvo, especialmente cuando el ángulo de inclinación es muy pequeño. Son mucho más fáciles de limpiar solo con viento y lluvia, lo que se traduce en una mayor eficiencia. Sin embargo, sin un marco de aluminio resistente, los paneles de vidrio, aunque son más duraderos, no son tan rígidos como los paneles del marco y pueden doblarse, especialmente cuando se instalan horizontalmente.

 

CIRCUITO DE SUPERPOSICIÓN (TECNOLOGÍA DE TEJAS)

Esta nueva tecnología consiste en la superposición de estrechas tiras de eslabones, como una teja en un techo. Las células estándar se cortan con láser en 5 o 6 tiras y se organizan en capas pegándolas con un pegamento conductor especial. Una ligera superposición de cada tira de enlace oculta una única barra colectora que conecta las tiras de enlace. Este diseño único hace un uso óptimo de la superficie del panel. No requiere el uso de barras colectoras, que oscurecen parcialmente la celda, aumentando así la eficiencia del panel.

 

Gontowane panele słoneczne SunPower serii P.

Otro beneficio es que los enlaces largos suelen estar conectados en paralelo. Esto reduce en gran medida los efectos de sombreado. Cada celda larga funciona de forma independiente. Además, estas celdas son relativamente baratas de fabricar, por lo que pueden ser una opción muy rentable y de alto rendimiento, especialmente si el sombreado parcial es un problema.

Seraphim fue uno de los primeros fabricantes en lanzar módulos de celdas de banda con la serie Eclipse de alta calidad.

Seraphrim Eclipse używa formatu komórek gontów poziomych.

LOS PANELES SOLARES MÁS EFICIENTES – TIPO IBC N

Los paneles solares más eficientes y de mejor rendimiento del mundo son fabricados por SunPower y LG utilizando celdas de silicio monocristalino IBC y, si bien son los más costosos, son sin duda los paneles más confiables y de la más alta calidad disponibles.

  • SunPower – Maxeon 3 – 22,6% de eficiencia

  • LG Energy – Neon R – 21,7% de eficiencia

El mayor costo de estos paneles solares tipo N de alta gama ($ 1 o más por W) se compensa con una mayor eficiencia. El rendimiento oscila entre el 20 y el 22,6%. Además, los paneles exhiben un mejor rendimiento a temperaturas más altas y una mínima degradación inducida por la luz (LID). Esto significa una eficiencia energética significativamente mayor durante toda la vida útil de los paneles. Se ofrece una garantía de rendimiento líder en la industria para ambos paneles SunPower Maxeon 2 hasta en un 92%. En LG Neon R y Neon 2, los paneles también vienen con una garantía de producto de 25 años y una nueva garantía de rendimiento mínima del 90 al 90,8% después de 25 años.

Moduły słoneczne LG Neon R z wysokowydajnymi ogniwami IBC typu N - do 370 W (60 ogniw)

Módulos solares LG Neon R con celdas IBC tipo N de alta eficiencia – hasta 370 W (60 celdas)

 

CÉLULAS HJT

Después del desarrollo inicial de HJT en UNSW y Sanyo, Panasonic ha creado una gama eficiente de paneles «HIT». Durante muchos años, Panasonic ha sido líder en tecnología de células HJT. Sin embargo, el grupo REC acaba de lanzar nuevos paneles de la serie Alpha, que utilizan celdas HJT con 16 micro-rieles. Se logró una impresionante eficiencia del 21,7%.

Las células solares HJT utilizan una base de silicio cristalino común con capas delgadas adicionales de silicio amorfo en ambos lados de la célula. Las capas forman una denominada heterounión. A diferencia de las células PN convencionales, las células de heterounión multicapa aumentan significativamente la eficiencia. En las pruebas de laboratorio, alcanzan una eficiencia de hasta el 26,5%.

Konstrukcja komórki Panasonic HiT (HJT) - Zdjęcie dzięki uprzejmości Panasonic Corporation

Panasonic ha desarrollado una celda HIT utilizando una base de silicio de tipo N de alto rendimiento con una eficiencia de hasta el 20%. También se ha mejorado el rendimiento a alta temperatura. Las celdas de silicio tipo N se caracterizan por una pérdida de potencia extremadamente baja después de 25 años de funcionamiento, alcanzando la eficiencia del 90,76% de la potencia inicial. Este es el segundo resultado más grande después de SunPower.

 

HJT LIDERANDO EL RENDIMIENTO EN ALTAS TEMPERATURAS DEL MUNDO

Nowa seria REC Alpha z półciętymi ogniwami HJTLa característica más impresionante de las celdas HJT es el coeficiente de temperatura increíblemente bajo. Se ha mejorado en un 40% en comparación con las células poli y monocristalinas normales. La potencia de salida de los paneles tiene una temperatura de celda de 25 grados Celsius en condiciones STC. Cualquier grado por encima de este valor reduce ligeramente la potencia de salida.

El coeficiente de temperatura se refiere a la reducción de potencia al aumentar la temperatura de la celda.

En las típicas celdas poli y mono, el coeficiente de temperatura de potencia es de 0,38% a 0,42% por grado C. En condiciones reales, esto puede reducir la eficiencia de los módulos en un 20% o más en días muy calurosos y sin viento. A modo de comparación, las células HIT de Panasonic tienen un coeficiente de temperatura muy bajo de 0,26% por grado Celsius. Este es el valor más bajo entre las celdas fabricadas actualmente.

NOTA: LA TEMPERATURA DEL PANEL Y LA CELDA TAMBIÉN DEPENDE DEL COLOR DEL TECHO, EL ÁNGULO DE INCLINACIÓN Y LA VELOCIDAD DEL VIENTO. INSTALAR LOS PANELES EN UN TECHO MUY OSCURO POR LO GENERAL TIENE MENOR EFICIENCIA DE LOS PANELES EN COMPARACIÓN CON LOS TECHOS CON COLORES MÁS CLAROS.