Innovación Tecnológica en Células Solares

Mundo Renovable analiza las principales tecnologías solares emergentes, comparando la eficiencia de células solares de Perovskita, TOPCon y PERC, con lo cual, en este artículo exploramos sus características, ventajas y desventajas, así como su potencial de evolución en los próximos años.

EL FUTURO DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

El sector de la energía solar ha evolucionado rápidamente en las últimas décadas con avances en la eficiencia y viabilidad comercial de nuevas tecnologías, en la actualidad, tres tecnologías son las que están dominando las discusiones: las células solares de Perovskita, TOPCon y PERC, esto, debido a que, las células solares basadas en Perovskita han capturado la atención por su potencial de eficiencia y bajo costo, sin embargo, las tecnologías TopCon y PERC, basadas en Silicio, continúan dominando el mercado comercial.

ANÁLISIS DE LAS TECNOLOGÍAS

CÉLULAS SOLARES PERC

Las células PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) han sido la base de la industria solar durante la última década, esta tecnología se basa en células de silicio tradicionales, pero con una capa adicional que mejora la capacidad de capturar la luz reflejada y evitar la recombinación de electrones. 

Ventajas y Desventajas:

Actualmente, las células PERC dominan el mercado con eficiencias comerciales que alcanzan entre el 22% y el 23%​ (PVMagazine USA).

A pesar de sus mejoras, la tecnología PERC está comenzando a alcanzar su límite teórico máximo de eficiencia, lo que ha impulsado la investigación en nuevas alternativas como el Perovskita y TOPCon.

CÉLULAS SOLARES TOPCon

Las células TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) representan una evolución de las tradicionales células solares de silicio, ya que, utilizan una capa de óxido para reducir la recombinación de electrones y mejorar la eficiencia de conversión. 

Ventajas y Desventajas

Recientemente, estas células han registrado eficiencias del 26.1%, lo que las coloca en competencia directa con las células Perovskita, sin embargo, las células TopCon son más costosas de producir en comparación con las células PERC, lo que puede limitar su adopción masiva.  ​(Tech Xplore).

Por otra parte, su principal ventaja es que pueden integrarse fácilmente en las líneas de producción de células solares de silicio existentes, lo que facilita su adopción, además, presentan una buena estabilidad a largo plazo, lo que las hace atractivas para instalaciones en exteriores.

CÉLULAS SOLARES PEROVSKITA

La Perovskita ha sido considerada la próxima gran revolución en la energía solar debido a su alta eficiencia y coste relativamente bajo de producción, estas células son conocidas por su capacidad de combinarse en células solares tándem o unión múltiple, lo que permite aumentar significativamente la eficiencia de conversión de energía.

Recientes avances han permitido que las células solares de perovskita superen eficiencias del 28% en laboratorio, empresas como Oxford PV han llevado estas células al mercado con módulos comerciales que alcanzan una eficiencia del 24.5%, y potencial de llegar al 30% en el futuro cercano​ según lo indican desde PVTech y​ PVMagazine USA.

Ventajas y Desventajas

La estabilidad y durabilidad de estas células bajo condiciones ambientales reales como la degradación por humedad y exposición a largo plazo​, aún siguen siendo una preocupación importante​ según analiza (ScienceDaily)​ (Tech Xplore).

Entre las principales ventajas de las células solares de Perovskita se encuentran su capacidad para absorber un amplio espectro de luz y su versatilidad en la fabricación, lo que podría reducir drásticamente los costos de producción a gran escala.  Empresas como Oxford PV ya están liderando la producción en serie de estas células, lo que sugiere una rápida transición hacia la comercialización masiva​ (CleanTechnica).

ANÁLISIS COMPARATIVO DE RENDIMIENTO

Como se puede ver, las tecnologías de perovskita han experimentado un crecimiento meteórico en cuanto a eficiencia de células solares, acercándose e incluso superando a las tecnologías basadas en silicio como TopCon y PERC, sin embargo, el costo de producción, la durabilidad y la estabilidad en condiciones reales, aún colocan a PERC y TopCon en una posición dominante en términos de comercialización a gran escala.

PROYECCIÓN A FUTURO

Las células de perovskita tienen el potencial de convertirse en la tecnología dominante si se resuelven los problemas de estabilidad y producción a gran escala. La combinación de perovskita con silicio en configuraciones de tándem podría ser la clave para lograr eficiencias superiores al 30%, lo que marcaría un punto de inflexión en la energía solar a nivel mundial​ (Tech Xplore) ​(pvmagazine USA).

Por su parte, las tecnologías TopCon continúan mejorando, y a medida que los costos de producción disminuyan, podrían competir directamente con las células de perovskita. Sin embargo, es probable que la tecnología PERC, aunque menos eficiente, siga siendo popular debido a su estabilidad y coste más bajo.

PROBLEMAS QUE RESUELVEN CÉLULAS MÁS EFICIENTES

1. Mayor generación de energía en menor espacio: Las células solares más eficientes pueden convertir un mayor porcentaje de la luz solar en electricidad, esto significa que se puede generar más energía en áreas más pequeñas, lo que es crucial en entornos urbanos o en instalaciones donde el espacio es limitado. Por ejemplo, en tejados o terrenos reducidos, es posible maximizar la producción sin necesidad de grandes superficies.
2. Reducción de costos de instalación y mantenimiento: Al generar más electricidad por panel, se necesitan menos paneles para producir la misma cantidad de energía, esto reduce los costos de instalación, los requerimientos estructurales y el mantenimiento a lo largo del tiempo.
3. Mejor aprovechamiento de recursos en zonas con baja irradiación: En áreas con menor exposición solar, como latitudes más altas o zonas con condiciones climáticas adversas, las células solares más eficientes permiten captar la mayor cantidad de energía posible, maximizando el rendimiento incluso en condiciones subóptimas.
4. Disminución de la dependencia de combustibles fósiles: Con una mayor eficiencia, las energías renovables pueden sustituir más rápidamente a los combustibles fósiles, acelerando la transición energética hacia una matriz energética más limpia y sostenible.
5. Reducción de la huella de carbono: Al aumentar la eficiencia energética, se requiere menos material y energía para fabricar paneles solares. Además, la instalación de menos paneles para lograr el mismo nivel de generación implica una menor huella ambiental.

ANÁLISIS DE MUNDO RENOVABLE

En Mundo Renovable consideramos que el futuro de la energía solar dependerá de la capacidad de estas tecnologías para superar sus desafíos y continuar mejorando en eficiencia y durabilidad. Las células de perovskita representan la próxima frontera con un gran potencial de reducción de costes y mejora de eficiencia, mientras que TOPCon ofrece una solución intermedia con alta estabilidad. Por otro lado, PERC sigue siendo la opción más viable a corto plazo debido a su bajo coste y amplia adopción. La evolución de la energía solar depende de la convergencia de estos avances tecnológicos con un enfoque en la sostenibilidad y la reducción de emisiones globales.

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