Diferencias entre paneles solares monocristalinos, policristalinos y de película delgada

La mayoría de los paneles solares están compuestos por silicio por lo que es de suma importancia la pureza de este elemento químico esto es la principal diferencia entre los paneles. Los procesos utilizados para la obtención de este definen en parte la eficiencia de los paneles solares ya que determina la capacidad de la celda para transformar la energía.

Algunos términos para comprender mejor el articulo:

Estructura cristalina:

Es la red dimensional que se extiende a todo el sólido, ordena y empaqueta las moléculas, iones o átomos. En otras palabras, es como la arquitectura atómica.

Estructura cristalina, Diferencias entre paneles solares

Estructura cristalina FCC( face center cubic)

Granos:

Es lo que compone la frontera de granos, son pequeñas porciones dentro del material en el cual el arreglo atómico es igual, pero la orientación de cada uno de los granos es diferente. La forma y el tamaño de los granos influyen en el comportamiento del metal.

  1. Grano grueso: Entre mas grande sea el grano se tiene una menor conductividad eléctrica debido a que el límite de grano impide que se genere movimiento de los electrones.
  2. Grano fino: Mientras el grano sea menor se tendrá una mayor resistencia mecánica debido a que se les impide el movimiento a las dislocaciones. Las dislocaciones se anclan gracias a la frontera de grano impidiendo su movimiento. Un monocristal resiste mejor la tracción que policristal.
Diferencias entre paneles solares, dislocaciones, granos, estructura cristalina.
Se puede analizar como en el monocristal se nota que están uniformes en comparación con los otros.

Límite de Granos:

Se le denomina este nombre a la zona donde se separa los granos, es una región estrecha entre granos. Son generados durante la solidificación cuando los cristales han sido conformados por diferentes núcleos. Crecen al unirse unos con otros. Se puede alterar las propiedades de un metal al controlar el tamaño de los granos.

Diferencia entre paneles, limites de granos
Frontera o limite de granos

Celdas de silicio monocristalinas:

Su principal diferencia entre los paneles es que son fabricadas con una alta pureza de silicio por lo que la estructura cristalina es uniforme, los electrones generan una mayor interacción por lo que generan una mayor eficiencia. Son consideradas en comparación con otros como celdas con mayor rendimiento por su buena capacidad de convertir la energía solar a eléctrica. Son muy fácil de reconocer estas celdas por su coloración y apariencia uniforme, esto nos indica que están fabricados con silicio de alta pureza.

Están hechas de lingotes en forma cilíndrica de silicio. Al fabricar las celdas se cortan en cuatro lados los lingotes, quedan en forma de obleas lo cual es un aspecto característico de estas celdas. Se utiliza este proceso con la finalidad de optimizar el rendimiento y reducir costos.

Ventajas:

  1. La tasa de eficiencia generalmente es de 15-20%, son los paneles con mayor tasa de eficiencia.
  2. Son mejores en cuanto al tema de generación de electricidad y además su tamaño no es tan grande como el de los policristalinos, una celda de menor tamaño produce mas que una de mayor tamaño de policristalino además producen hasta cuatro veces la cantidad de electricidad que los de película delgada.
  3. El hecho de ser monocristalino ocasiona que tenga un mejor funcionamiento en condiciones de poca luz.
  4. Debido a que están fabricado con silicio de alta pureza y sus granos son finos tienen una mayor resistencia. La mayoría de los fabricantes dan garantía de 25 años en este tipo de paneles.

Desventajas:

  1. Es recomendable para estos paneles que se compren microinversores porque es muy común que los circuitos se descompongan con escobros, tierra, nieve o hasta con un poco de sombra. Se recomiendo los microinversores para compensar los riesgos potenciales generados por la suciedad o la sombra, se encargan de reducir los efectos a solo un panel solar así no toda la estructura se queda sin energía.
  2. Debido a su proceso de fabricación son los paneles más caros y además de que son de alta pureza de silicio.
  3. Debido a su proceso de fabricación el hecho de formar lingotes de cilindros y cortarlos ocasiona que se genera mucho desperdicio.
Diferencia entre paneles, celda monocristalina
Celda monocristalina. Crédito de imagen Martin Vorel

Celdas de silicio policristalino:

Estos paneles solares han sido incorporados en el mercado desde 1981. A diferencia entre los paneles monocristalinos estos no son fabricados mediante el proceso de Czocharalski debido a que ese proceso genera muchos deshechos. Estas celdas se fabrican diferente, se funde el silicio y se coloca en un molde cuadrado en el cual se enfría y se corta en formas cuadradas.

La estructura de grano tiene diferentes orientaciones, se puede analizar en el límite de grano como el hecho de que los granos no sean uniformes ocasionan que se obtenga una eficiencia menor, además  genera que los granos impidan el movimiento de los electrones y existe una mayor resistencia mecánica. Entre menor sea el movimiento de los electrones se obtendrá una eficiencia menor en la celda.

Ventajas:

  1. Como se utiliza otro proceso que no es corte de lingotes cilíndricas la cantidad que se desperdicia es menor y el proceso que utiliza es mas barato y simple.
  2. Tienen menor costo en comparación con los paneles monocristalinos
  3. Toleran bastante el calor excepto en circunstancias extremas.

Desventajas:

  1. No son tan agradables estéticamente como las celdas monocristalinas y las de película delgada. Su color es de diferentes tonalidades de azul.
  2. No tienen la mejor eficiencia debido a que sus granos no son uniformes y no se genera gran movimiento de electrones como en los monocristalinos. Su eficiencia generalmente es de 13-16%.
  3. Estos paneles son bastante grandes en comparación con los monocristalinos y los de película delgada, además de que no producen mas eficiencia por ser mas grandes, solo ocupan más espacio.
Diferencia entre paneles solares, celda policristalina
Celda policristalina

Células solares de película delgada (TFSC)

Estas celdas son fabricadas con diferentes materiales (principal diferencia entre los paneles), se reúne material fotovoltaico para separarlo en capas delgadas de papel. Dependiendo el sustrato que se coloca es el tipo de película delgada que se genera, existen diferentes tipos como:

  1. Telurio de cadmio (CdTe)
  2. Silicio amorfo (a-Si)
  3. Seleniuro de galio e indio (CIS / CIGS)
  4. Células fotovoltaicas orgánicas (OPC)

Los más comunes que se encuentran son las celdas de silicio amorfo, estas celdas también son basados en silicio, pero no tiene una estructura cristalina por lo que se puede agrupar las partículas al azar.

Ventajas:

  1. Debido a que se puede estructurar los granos al azar, se fabrican homogéneos por lo que su diseño es visualmente atractivo.
  2. Son utilizados para diferentes aplicaciones, son bastante flexibles.
  3. Tienen un buen tamaño por lo que no requieren de mucho espacio.
  4. Su eficiencia de aproximadamente de 7-13%, los fabricantes de estas celdas esperan que en los próximos modelos tengan eficiencia de 16%
  5. Son fáciles y baratos de fabricar por lo que su precios son más accesibles.

Desventajas:

  1. Su garantía es corta debido a que no se estiman con una vida de uso larga
  2. No siempre vienen completos con todo el sistema de equipo fotovoltaico necesarios para realizar la instalación, por lo que tiene que estar atento de que es lo que compra.
  3. No generan tanta potencia en comparación con los monocristalinos.
Diferencia entre paneles solares, celda de silicio amorfo, pelicula delgada
Celda de silicio amorfo

Como recomendación :

Existen diferente tipos de paneles solares con características diferentes para que seleccione el que más se le acomode, si quiere un panel solar con la mayor eficiencia elija un sistema compuesto por celdas monocristalina ademas son atractivamente visuales pero tenga en cuenta que el costo sera más alto. Si prefiere tener un menor gasto y no le interesa como se ve (muchas veces como van en el techo no se ven) elija un sistema con celdas policristalinas, su eficiencia sera menor pero aceptable.  Si le interesa como se ve visualmente y no quiere tener un gran gasto compre de película delgada pero tenga en cuenta que la eficiencia es menor en comparación con los anteriores. La diferencia entre los paneles solares depende se su pureza del material con  el que esta hecho, nosotros recomendamos paneles solares monocristalinos, son los que tienen mayor eficiencia y son atractivamente visuales ademas la finalidad de utilizar paneles es generar lo mas que se pueda energía para reducir los gastos del recibo de luz y generar energía renovable.