Consultando las estadísticas eléctricas de El Salvador, no cabe duda, y hasta sorprende, la cantidad de instalaciones de energía solar fotovoltaica funcionando en el país. A continuación, se muestra, para el periodo de 2017 al primer semestre del 2020, la curva del crecimiento de la generación neta anual a partir de la energía solar.
Observando dicha tendencia, y considerando el potencial reportado de este recurso energético renovable en el país; es de esperarse, en el corto plazo, un mayor crecimiento del mismo.
Ante este muy probable escenario y para lograr los mejores beneficios del potencial solar, tanto ambientales como económicos, los desarrolladores de los nuevos proyectos fotovoltaicos deben evaluar y seleccionar cuál es la mejor tecnología disponible en el mercado de los módulos solares a instalar para lograr esos propósitos.
A continuación, se enumeran algunas de las mejoras tecnológicas que los fabricantes de módulos fotovoltaicos están presentando; a saber: módulos pasivos de celda trasera PERC por sus siglas en inglés (Passivated Emitter Rear Cell); módulos de Múltiples Barras Colectoras por sus siglas en inglés Multiple Bus Bar (MBB) y los módulos de Celda Partida HC por sus siglas en inglés (Half Cell).
Otro aspecto a considerar en la selección es la tecnología usada para la fabricación del módulo; basado en este criterio se clasifican en módulos convencionales y módulos pasivos de celda trasera PERC.
Los módulos fotovoltaicos convencionales constan de un vidrio de protección, el encapsulado y las celdas de silicio; en cambio, en los PERC se coloca una capa reflectante para aprovechar al máximo la radiación solar. Al añadir una capa adicional en la parte trasera del módulo, esta permite reflejar de nuevo hacia la celda parte de los fotones que la atraviesan. Por tanto, en los módulos fabricados con tecnología PERC, al disponer de una capa posterior que ayuda a captar más irradiación solar y una lámina que hace que la luz solar sobrante rebote dentro de la célula y se pueda recuperar, su rendimiento es superior a los paneles convencionales. La tecnología PERCse encuentra disponible tanto para paneles policristalinos como monocristalinos.
La siguiente figura ilustra dicho funcionamiento:
Gráfica 2 Funcionamiento de la celda convencional y de la celda PERC. Adaptado de Pacheco (2019)
Las barras colectoras o buses (BB) son el medio utilizado para transportar la energía producida por cada celda; entre mayor cantidad de barras tiene el módulo, mejor será la recolección de la corriente que fluye a través de la celda. Además, en caso de una microrrotura estas proporcionan una ruta más corta y evita que exista una pérdida excesiva de rendimiento.
Como se ilustra en la siguiente figura en sus configuraciones iniciales las celdas usaban entre dos o tres barras colectoras por fila de celdas. Hoy en día varios fabricantes continúan utilizando esta cantidad de barras colectoras y lo indican en sus hojas técnicas con la abreviatura 3BB.
Las barras colectoras, no solo están orientadas a aumentar el rendimiento y la confiabilidad de las celdas, sino también a la reducción de los costos de materiales, especialmente en lo que se refiere a la pasta de plata utilizada en la fabricación de barras convencionales, así como a las mejoras estéticas.
Dados los beneficios que esta tecnología ha logrado en la generación de energía por luz solar, el número de Barras Colectoras o Buses se han ido incrementando a 4BB, 5BB y algunos fabricantes ya fabrican celdas fotovoltaicas utilizando Múltiples Barras colectoras (MBB).
En la siguiente figura se muestra la evolución de la celda, desde el primer panel fotovoltaico monocristalino en el año de 1954 con dos Barras colectoras el amorfo, el policristalino y los monocristalinos con 3 Barras Bus conductoras (3BB) hasta los Multi Bus Bar (MBB) que poseen más de 9 barras.
La tecnología de los módulos HC o Celda Partida surge ante las significativas pérdidas de energía observadas a nivel de laboratorio durante ensayos a módulos de 60 a 72 células. A mayor corriente por cada celda, existen mayores pérdidas a causa de la resistencia en su conexión y además, al existir mayores corrientes en la superficie del panel, aumenta su temperatura normal de operación ocasionando causando una disminución en su producción
Al dividir la celda por la mitad los módulos HC no modifican el área total de silicio, pero, como se muestra a continuación sí se reduce la cantidad de corriente producida por cada celda individual.
Las innovaciones tecnológicas descritas han dado como resultado un incremento en la eficiencia de funcionamiento de los módulos fotovoltaicos y, ante el potencial crecimiento en el país del desarrollo de los parques solares para la generación eléctrica; se recomienda su utilización.
Obviamente la pregunta que surge es sobre el costo – beneficio esperado al usar estos recientes desarrollos tecnológicos y para profundizar al respecto, recomiendo al lector consultar el “Estudio del rendimiento y beneficios técnico -económicos de los paneles solares fotovoltaicos con tecnologías bifacial, tipo-n y celda partida” elaborado por: Arriola Hernández, Roberto Stanley; Briones Anaya, Melvin Alexander y Villeda Arauz, Víctor Alexander; que es un trabajo de graduación para obtener el grado de Ingeniero Electricista por la Universidad Centroamericana José Simeón Cañas, en 2021, en el cual se destacan las conclusiones y recomendaciones de los resultados obtenidos de la comparación del funcionamiento de la tecnología solar convencional y las innovaciones tecnológicas mencionadas en el presente artículo.