Paneles solares monocristalinos y policristalinos

Los módulos fotovoltaicos monocristalinos y policristalinos se basan ambos en silicio cristalino, pero el material de silicio se forma de manera distinta. Las células monocristalinas se fabrican con un material de estructura cristalina más uniforme, mientras que las células policristalinas tradicionales contienen varios granos cristalinos dentro del silicio.

Estas diferencias de fabricación han influido históricamente en el aspecto de las células, en los procesos de fabricación, en las características eléctricas y en la superficie de módulo necesaria para una potencia nominal determinada. No deben convertirse en una afirmación universal de que un tipo de módulo es siempre la opción correcta para cualquier proyecto.

La tecnología de los módulos también ha evolucionado con el tiempo. La arquitectura de la célula, el diseño de la oblea, los métodos de interconexión, el formato del módulo, el encapsulado, la lámina posterior o la construcción en vidrio y la calidad de fabricación pueden importar tanto como la etiqueta general de monocristalino o policristalino.

Para las decisiones de proyecto, la ficha técnica completa del módulo y los requisitos de campo son más útiles que la categoría tecnológica por sí sola. La potencia nominal, las dimensiones, las características eléctricas, los coeficientes de temperatura, las clasificaciones mecánicas, las condiciones de degradación, la documentación del producto y la compatibilidad con el resto del sistema deben compararse en conjunto.

Un módulo monocristalino más reciente y uno policristalino más antiguo pueden diferir en muchos detalles de diseño además de la estructura cristalina. No todas esas diferencias deben atribuirse a la distinción entre mono y poli.

Las ofertas de módulos deben compararse bajo las mismas condiciones de ensayo declaradas. Los valores de potencia nominal o de eficiencia solo tienen sentido si se entienden las condiciones y la base de medida. Comparar valores obtenidos con hipótesis distintas puede dar una falsa impresión de superioridad técnica.

El coeficiente de temperatura es especialmente relevante, porque la tensión y la potencia del módulo cambian con la temperatura de las células. Un módulo con un conjunto de características nominales en condiciones normalizadas puede comportarse de forma distinta en un entorno de operación caluroso que otro diseño con coeficientes de temperatura diferentes.

También debe revisarse la tolerancia de potencia. La tolerancia indica al comprador cómo puede variar el resultado de potencia nominal medido del módulo entregado respecto a su valor declarado, en las condiciones definidas por el fabricante. No debe confundirse con la producción de energía a largo plazo.

Las condiciones de la garantía exigen revisar directamente la documentación real. La garantía del producto, las condiciones relativas al rendimiento, las exclusiones, los requisitos de instalación, las condiciones de transferencia y los procedimientos de reclamación pueden diferir entre fabricantes y generaciones de producto. Ningún artículo general puede afirmar que una tecnología cristalina ofrece siempre mejor protección de garantía.

Las dimensiones físicas y los valores eléctricos deben compararse con el inversor y el sistema de montaje previstos. Un módulo de mayor potencia también puede ser más grande o tener características de corriente distintas, por lo que el proyecto debe evaluar el sistema completo y no limitarse a clasificar los productos por vatios por módulo.

La idoneidad sobre el terreno depende, en última instancia, del diseño real de la planta y de su entorno.

La producción fotovoltaica depende de la irradiancia, la temperatura del módulo, el sombreado, la suciedad, la orientación, la configuración eléctrica y el estado de los equipos. Estos factores afectan tanto a los sistemas monocristalinos como a los policristalinos, aunque cada diseño de módulo responda de forma distinta.

La temperatura es especialmente importante en los módulos de silicio cristalino. Con una irradiancia comparable, una temperatura de célula más alta suele reducir la tensión y la potencia disponible. La magnitud de ese efecto debe tomarse de los coeficientes de temperatura documentados del módulo concreto y no de una hipótesis genérica sobre el tipo de cristal.

El sombreado puede afectar a cualquiera de las dos tecnologías. La consecuencia depende de la disposición de las células, de la configuración de los diodos de derivación, de la topología de los strings, de la arquitectura del inversor y de dónde cae la sombra. La etiqueta tecnológica por sí sola no describe cómo responde un sistema completo ante un sombreado parcial.

La suciedad depende igualmente del emplazamiento. El polvo, el polen, los excrementos de aves, los residuos agrícolas u otros depósitos afectan a la cantidad y a la distribución de la luz que llega a las células. La inclinación del módulo, las prácticas de limpieza, la lluvia y el entorno local pueden tener más peso operativo que el hecho de que las células sean mono o poli.

Por tanto, las comparaciones en campo deben hacerse en condiciones de operación comparables. Comparar la producción de plantas distintas sin tener en cuenta la orientación, el clima, el diseño del inversor, el envejecimiento, la suciedad y la configuración eléctrica no permite aislar el efecto de la tecnología de célula.

Mezclar distintos tipos de módulo dentro de un mismo string exige una revisión eléctrica cuidadosa. Los módulos conectados en serie transportan la misma corriente de string, de modo que las diferencias en las características de corriente pueden limitar el funcionamiento del conjunto. Las características de tensión y el comportamiento con la temperatura también afectan a la compatibilidad con la ventana de operación del inversor.

Incluso módulos que parecen similares por su potencia nominal pueden tener distinta tensión en circuito abierto, tensión de operación, corriente de cortocircuito, corriente de máxima potencia, coeficientes de temperatura, dimensiones, tipos de conector o características mecánicas. Estas diferencias deben comprobarse antes de combinar los módulos.

Sustituir un módulo dañado en un generador antiguo puede ser, por tanto, más complicado que encontrar otro panel con la misma potencia nominal. La sustitución debe evaluarse en cuanto a compatibilidad eléctrica con el resto del string y a compatibilidad física con el montaje y los conectores.

La documentación del fabricante y las condiciones de la garantía también pueden influir en las decisiones de sustitución. Usar un producto, un conector o una configuración distintos puede tener consecuencias que deben comprobarse con los documentos reales del equipo y no darse por supuestas a partir de una similitud tecnológica general.

Cuando deban convivir grupos de módulos distintos, la arquitectura del sistema puede ofrecer mejores opciones que forzar productos diferentes en un único string en serie. El enfoque correcto depende de las entradas del inversor, de la disposición de los MPPT, del diseño de los strings y de las características de los módulos disponibles.

La compatibilidad eléctrica debe demostrarse, no deducirse del hecho de que ambos productos sean de silicio cristalino.

Tanto los módulos monocristalinos como los policristalinos requieren mantenimiento e inspección basados en su condición. El vidrio, los marcos, las cajas de conexiones, los conectores, el cableado, el montaje, la contaminación, la vegetación, el sombreado y el comportamiento eléctrico pueden cambiar durante la operación de la planta, sea cual sea el tipo de cristal de las células.

Los datos de monitorización pueden identificar strings o entradas de inversor que difieren de partes comparables del generador. La inspección visual puede documentar vidrio roto, contaminación, daños físicos o sombreado, mientras que las ensayos eléctricos pueden examinar la corriente, la tensión, el aislamiento, la polaridad, la continuidad o el comportamiento IV cuando proceda.

La termografía aérea también puede utilizarse en generadores en funcionamiento. La IEC 62446-3 trata la inspección termográfica en exteriores de sistemas fotovoltaicos en funcionamiento, incluidos los equipos, las condiciones ambientales, el procedimiento, la competencia del personal y la elaboración de informes. No prescribe un único rango de temperatura universal para todos los tipos de módulo o de planta.

Las imágenes térmicas pueden mostrar calentamientos localizados de células, patrones más amplios en el módulo, calentamiento de conectores o diferencias entre strings. Por sí solas no demuestran la causa raíz, y su interpretación debe tener en cuenta la irradiancia, el viento, la nubosidad, la temperatura del módulo, los reflejos y el ángulo de observación.

Los requisitos de inspección deben seguir, por tanto, el estado de los equipos y el comportamiento de la planta, y no la etiqueta mono o poli. Una instalación policristalina antigua que funciona bien no pasa a ser defectuosa solo porque existan tecnologías de módulo más recientes.

La decisión sobre el módulo debe partir de los requisitos del proyecto. La superficie disponible, el tamaño objetivo del sistema, las características del inversor, el sistema de montaje, los límites eléctricos de corriente y tensión, el clima, el método de instalación, la disponibilidad de suministro, la estrategia de mantenimiento y la planificación de sustituciones pueden influir en la elección.

Cuando la superficie de terreno o de cubierta es limitada, la densidad de potencia del módulo puede tener más peso. En un emplazamiento con mucho espacio, otros factores como la compatibilidad eléctrica, el diseño mecánico, el aprovisionamiento, la disponibilidad a largo plazo o el mantenimiento pueden ser más importantes.

Los equipos de proyecto deben comparar productos concretos en lugar de tratar todos los módulos monocristalinos como una categoría y todos los policristalinos como otra. Dos módulos con la misma tecnología de célula general pueden diferir mucho en parámetros eléctricos, construcción, dimensiones, comportamiento térmico y documentación.

La estrategia de suministro y de sustitución también puede importar en una planta de larga vida útil. Un módulo que encaja bien en el diseño inicial pero es difícil de reponer más adelante puede plantear consideraciones de mantenimiento distintas de las de uno que pertenece a una familia de productos con amplio soporte. Esa cuestión depende del proyecto y del proveedor.

El marketing tecnológico suele reducir la decisión a una única métrica destacada. La selección técnica debe, en cambio, comparar los parámetros que afectan al diseño real y al entorno de operación.

No hace falta declarar un ganador universal entre mono y poli para tomar una decisión de proyecto sólida.

Un módulo policristalino que funciona no debería sustituirse normalmente solo porque exista un producto monocristalino más reciente. La sustitución debe justificarse por su estado, la compatibilidad eléctrica, los objetivos de la planta, las necesidades de mantenimiento u otro requisito de proyecto documentado.

Cambiar módulos en un string en funcionamiento puede introducir problemas de compatibilidad. Las diferencias de tensión, corriente, tamaño, conector, características mecánicas o de temperatura pueden crear más complejidad de la que resuelve la sustitución.

Una mayor eficiencia nominal tampoco establece automáticamente que una modernización sea favorable. Antes de llegar a cualquier conclusión económica habría que considerar la retirada de módulos que funcionan, el cambio de configuración eléctrica, la mano de obra, los equipos nuevos, la vida útil restante de los componentes, la parada de la planta y otros factores del proyecto.

Por la misma razón, no debe afirmarse un periodo de amortización fijo a partir de la etiqueta tecnológica por sí sola. Los precios de la energía, el perfil de producción, el coste de instalación, el estado de los equipos existentes, la financiación, el diseño del sistema y el alcance de la sustitución influyen en el resultado.

La inspección térmica o visual no puede determinar que un módulo deba sustituirse solo porque otra tecnología rinda de forma distinta sobre el papel. El estado eléctrico y físico del módulo existente debe evaluarse con sus propias evidencias.

La comparación útil es, por tanto, entre módulos concretos y necesidades de proyecto concretas. Monocristalino y policristalino describen una parte de la tecnología de célula; no sustituyen la revisión técnica del sistema fotovoltaico completo.