La comercialización de células fotovoltaicas comenzó con las de silicio monocristalino.

Basadas en secciones de silicio perfectamente cristalizado, han alcanzado rendimientos de entre el 16% y el 20% (24,7% en laboratorio).

Más tarde aparecieron las de silicio policristalino, de fabricación más económica aunque menor rendimiento, pero que presentan la ventaja de poder fabricarse en forma cuadrada y así poder aprovechar mejor la superficie rectangular disponible en un módulo.

Se basan en secciones de una barra de silicio estructurado desordenadamente en forma de pequeños cristales.

Tienen un rendimiento inferior respecto de las monocristalinas (en laboratorio del 19,8% y en módulos comerciales del 14%) siendo su precio generalmente más bajo.

Luego aparecieron las tecnologías de lámina delgada que proporcionan rendimientos similares a los de módulos de silicio con temperaturas altas o en condiciones de radiación difusa.

A continuación se detallan módulos de capa fina de distintos materiales semiconductores:

– Silicio amorfo (TFS): basados también en silicio, que no sigue en este caso estructura cristalina alguna.

Habitualmente empleado para pequeños dispositivos electrónicos (calculadoras, relojes, etc.) y en pequeños módulos portátiles.

Su rendimiento máximo en laboratorio ha sido del 13% siendo en módulos comerciales del 8%.

– Arseniuro de Galio (GaAs): células altamente eficientes para ser utilizadas en aplicaciones especiales como satélites, vehículos de exploración espacial, etc.

Las células Tándem de GaAs son las células solares más eficientes, alcanzando valores de hasta un 39%.

– Teluro de cadmio (CdTe): rendimiento en laboratorio 16% y en módulos comerciales 10%.

El inconveniente es que el teluro de cadmio es una sustancia tóxica. Por eso las empresas fabricantes están trabajando en el proceso de reciclaje de sus módulos.

El siguiente escalón en esta evolución está representado por las llamadas células Tándem que combinan dos o más semiconductores distintos.

Debido a que cada tipo de material aprovecha sólo una parte del espectro electromagnético de la radiación solar, mediante la combinación de dos o más materiales es posible aprovechar una mayor parte del mismo.

La primera vertiente de células solares Tándem son las CIGS (cobre-indio-galio-selenio).

En este caso la unión no es del tipo p-n como la del silicio, sino una heterounión compleja con la que se obtienen rendimientos del 11%.

La segunda variante de células solares Tándem son las CIS (cobre-indio-selenio). Con rendimientos del 11% en módulos comerciales.

Otra vertiente de las células solares Tándem son las CZTS (cobre-zinc-estaño-azufre-selenio) con rendimientos del 9,6%.

Por último encontramos las células solares plásticas basadas en polímeros.

Son un tipo de célula solar flexible que puede presentarse en muchas formas incluyendo células solares orgánicas.

Son ligeras, potencialmente desechables, baratas de fabricar (a veces utilizando la electrónica impresa), personalizables a nivel molecular y su fabricación tiene un menor impacto en el medio ambiente.

Tienen un rendimiento aproximado del 5% y son relativamente inestables ante la degradación fotoquímica.

Por esta razón, la gran mayoría de las células solares se basan en materiales inorgánicos.

Las células solares de polímeros, no requieren una orientación óptima al sol ya que el plástico recoge energía de hasta 70° del eje de sol a sol al aire libre (y en cualquier orientación en el interior).

Su campo de aplicación es principalmente teléfonos móviles y ordenadores portátiles.

Las pruebas que actualmente se están realizando para producir células solares con nuevos materiales incluyen los puntos cuánticos coloidales y las perovskitas de haluro.

Los avances en energía solar son imparables y su utilización a nivel masivo depende mucho de éstos, ya que se disminuirá el espacio necesario para captar una determinada cantidad de energía y se aumentará el rendimiento de los sistemas.

Este es un extracto de los contenidos incluídos en el Manual Técnico-Comercial de Energía Solar Fotovoltaica y en la formación e-learning de Sopelia.

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