Eficiencia de paneles solares, ¡nueva tecnología!

Eficiencia de los Paneles Solares

La eficiencia de un panel solar es una medida de la cuota de energía por irradiación que cae en el panel que es convertida en electricidad. Debido a muchos avances en la tecnología de celdas solares, el promedio de eficiencia de conversión ha aumentado desde 15% hasta casi 20% (aumento de 33%).  Este gran salto ha redundado en el paso de una potencia promedio de un panel estándar de 1×2 m desde 250 W/hora a 320 W/h.

Como se explica más adelante, la eficiencia de un panel, está determinada por dos factores principales: la células fotovoltaicas, basados en el diseño de la célula y el tipo de silicona y la eficiencia del total del panel que depende del layout de las células, la configuración y el tamaño del panel

Eficiencia de la Célula.

La eficiencia de la célula se determina por su estructura y el material base de silicona utilizado, el cual puede ser del tipo P-Type o N-type. La eficiencia de la célula se calcula con lo que se conoce como Factor de Llenado (fill factor), que es la conversión de máxima eficiencia de la celda de un panel, con la corriente y voltaje óptimos.

El diseño de la celda juega un rol significativo en la eficiencia del panel. Sus características claves, incluyen el tipo de silicona, el tamaño de la oblea, el número de barras colectoras y el diseño de placas. Las células IBC-cells de alto costo, son normalmente las más eficientes (20-22 %) debido a la alta pureza de las N_type celdas base de silicona y que no tienen pérdidas por sombreado de alguna placa. Sin embargo, recientes células mono PERC y la última heterounión, han alcanzado niveles de eficiencia superiores al 20%

Eficiencia de los Paneles.-

La eficiencia total del panel se mide bajo condiciones de prueba estándar. (STC), basados en una temperatura de célula de 25 °C, radiación solar de 1000W/m2 and Masa de Aire de 1.5. El valor de la eficiencia se calcula como la potencia de salida dividida por el área total del panel. Esta eficiencia puede estar influida además por varios factores incluyendo la eficiencia de las celdas, la distancia entre estas y su interconexión.

Sorprendentemente, incluso el color de la placa protectora posterior del panel puede afectar su eficiencia. Una placa posterior negra podría verse estéticamente mejor, pero absorbe más calor y aumenta la temperatura de las celdas lo cual reduce ligeramente la conversión de eficiencia total.

Los paneles construidos utilizando celdas IBC avanzadas, son los más eficientes, seguidos por los de corte medio y de multi placa monocristalina, luego vienen las celdas de un grano y finalmente los de 60 celdas estándar de 4-5 placas mono.  Los paneles comunes de 60 celdas poly o paneles polycristalinos son generalmente los menos eficientes, pero de menor costo.

Los 10 paneles solares más eficientes.

Aquí presentamos los 10 paneles solares más eficientes de 2019. En general, los paneles más eficientes usan celdas de silicona premium N-type IBC, fabricados por SunPower y LG, sin embargo, esos paneles también tienen un precio premiun.  Sin embargo, REC quienes también usan celdas de silicona N-type, además de otros fabricantes usan las de costo más bajo P-type monocristaline PERC ya sea en el estándar de 60 o con celdas acomodadas en formato de  120 celdas.

  1. nPower – Maxeon 3 400W – 22.6%
  2. LG – Neon R 370W – 21.4%
  3. REC – N-Peak Series 330W – 19.8%
  4. Qcells – Q.Peak Duo 330W – 19.8%
  5. Winaico – WSP-MX 335W – 19.4%
  6. Jinko Solar – Eagle 60M 325W – 19.3%
  7. JA Solar – JAM60S03 325W – 19.3%
  8. Longi Solar – LR6-60HPH 320W – 19.3%
  9. Phono Solar – Twin plus 320W – 19.3%
  10. Trina Solar – Honey M plus 315W – 19.2%

Nota: se rankea en base a la especificación señalada en el panel, no por la eficiencia de la celda.

Que importa la eficiencia?

El término eficiencia es presentado como una ventaja, pero un panel ligeramente más eficiente, no siempre significa una mejor calidad. Muchas personas consideran la eficiencia como la cualidad más importante a considerar para seleccionar un panel, pero ocurre que hay muchas otras cualidades a revisar en el rendimiento en el mundo real, como confiabilidad, servicio y garantías. Haremos otro artículo de como seleccionar el panel de la mejor calidad próximamente.

La eficiencia del panel solar generalmente si da una buena indicación de mayor tiempo de rendimiento, especialmente porque los paneles de alta eficiencia, usan celdas de silicona de grado superior con coeficientes de temperatura mejorados, los cuales tienen baja degradación en el tiempo. Algunos fabricantes como LG y SunPower incluso ofrecen garantías de 88% de mantención de su potencia, después de 25 años de uso.

Área vs Eficiencia

La eficiencia NO hace una gran diferencia en el área de techo requerida.  La mayor eficiencia de paneles genera más energía por m2 y por lo tanto requiere menos área a cubrir.  Esto es importante cuando el espacio del techo es limitado y puede facilitar sistemas de gran capacidad a ser acomodados en cualquier techo. Por ejemplo 12 paneles de alta eficiencia 360 W, tales como los de LG o SunPower con una eficiencia del 21,2% proveerán hasta 1,1Kw más que el mismo número y tamaño de paneles de 270 W con eficiencia de 16,5%.

  • 12 x 270W paneles de 16.5% eficiencia = 3.2kW
  • 12 x 360W paneles de 21.2% eficiencia = 4.3kW

Eficiencia en el Mundo Real

En el mundo real, el uso de paneles de operación eficiente depende de un número de factores externos que se listan más abajo, los cuales pueden agregar o reducir fuertemente el rendimiento tanto del panel como de todo el sistema:

Fuente: Clean Energy Review.

Factores:

  • Temperatura de la celda
  • Sombreado
  • Orientación del panel
  • Localización (latitud)
  • Época del año
  • Polvo y suciedad.

Los dos factores que tienen alto impacto en la eficiencia del panel solar en el mundo real, son la temperatura de la celda y el sombreado. Por supuesto si un panel está totalmente en sombra, su potencia de salida será cercana a cero. Pero sombras parciales pueden tener un impacto no solo en el panel sino afectar a toda la eficiencia del Sistema. Por ejemplo, una pequeña sombra puede reducir la potencia del panel en un 50% o más el cual a su vez reduce la potencia total del string en un 20 – 30%. En las cadenas de paneles que están conectadas en serie, el sombreado en un panel afecta a toda la cadena.   Por lo tanto, es muy importante tratar de reducir o eliminar todos los sombreados si es posible.  Afortunadamente, hay dispositivos especiales conocidos como optimizadores y micro inversores, los cuales pueden traducir en forma significativa los efectos negativos del sombreado en toda la cadena, especialmente cuando uno solo de los paneles recibe sombra.

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