¿Cuáles son los materiales más utilizados para fabricar células solares y cómo se comparan en términos de eficiencia y costo?

Más del 95% de células solares se fabrican con silicio, ya que es un material abundante y barato. Además, al ofrecer un muy buen rendimiento, los fabricantes aseguran una garantía de 25 años. Otros tipos de células solares consiguen solo una eficiencia menor y a mayor coste de fabricación.lulas de silicio. Sin embargo, con estas no se ha conseguido alcanzar el rendimiento y eficiencia  de las células de silicio.

Las ventajas de las células de silicio son que es un material fácil de extraer y abundante, ya que se encuentra en la arena de todo el planeta. Es el material más barato para crear células solares. Los paneles con silicio tienen una vida superior a los 40 años. Por ello, los fabricantes pueden ofrecer una garantía de rendimiento superior al 80% durante los primeros 25 años, respecto al rendimiento inicial del panel

Así pues, las mejores células solares se realizan mediante el silicio. La gran abundancia de este material, la facilidad para convertirlo en células solares, junto a su bajo precio y su cada vez mejor eficiencia, le otorgan un papel dominante en la fabricación de paneles solares.

Células solares de silicio

Los materiales más utilizados para fabricar células solares son varios, sin embargo, el más utilizado y con mucha diferencia respecto los demás, es el silicio. El silicio se extrae de la arena, por lo tanto, es un material muy abundante en la Tierra y barato. Más del 95% de las células solares que se fabrican actualmente en el mercado mundial son células de silicio.

Con el paso de los años, los fabricantes han optimizado las cualidades de este material creando cada vez más células solares que ofrecen un mayor rendimiento. Por lo que cada vez se fabrican paneles solares de mayor potencia.

La relación: tamaño–rendimiento del panel va aumentando, ya que se consigue que el rendimiento de la placa que sea mucho mayor por lo que con menor espacio se consigue mayor rendimiento, por lo tanto, de las nuevas placas solares tienen un tamaño menor en comparación con toda potencia que puede generar. Eso es muy bueno para poder aprovechar al máximo el espacio de cualquier superficie donde se quieren instalar placas solares, así como si se dispone de espacios limitados. Por ejemplo, en tejados de naves industriales o tejados de viviendas. Ya que se puede utilizar un panel u otro según las limitaciones de espacio, con el objetivo de poder instalar la cantidad de paneles necesarios según el cálculo y dimensionamiento previos.

Así pues, en términos de coste, este es muy bajo, ya que el silicio es el segundo material más abundante en el planeta después del oxígeno. Este material es un excelente semiconductor de electricidad y se utiliza tanto en los paneles solares como en todo tipo de aparatos eléctricos. Su gran abundancia en el planeta, permite que no haya limitaciones y que no haya problemas por subidas de precios por altas demandas y poca oferta. A diferencia de lo que, si ocurre con otros materiales más limitados o de difícil extracción, tal y como se ha podido comprobar durante la época de la pandemia. En la cual, hubo limitación de algunos materiales, en los cuales su precio subió exponencialmente. Encareciéndose así el precio de los productos finales.

El rendimiento que pueden ofrecer las células de silicio es tan alto que los fabricantes de células de silicio pueden ofrecer una garantía de 25 años, asegurando un rendimiento de las células solares superior al 80% transcurrido este tiempo. Lo que demuestra la gran solidez y efectividad de este tipo de material. Además, hay que tener en cuenta que esto se trata solamente de la garantía. Es decir, el panel puede tener una vida útil de 40 a 50 años sin problemas con los métodos de fabricación actuales.

Células solares de telurio de cadmio

Otro material que se utiliza para fabricar células solares es el telurio de cadmio. Este se utiliza para fabricar las llamadas células solares de película fina o película delgada. También tiene un sistema barato de fabricación igual que las células de silicio. Sin embargo, este tipo de células está lejos de ofrecer el rendimiento y la eficiencia que ofrecen las células de silicio.

Células solares de 4 componentes: Cobre indio galio y selenio

En tercer lugar, se encuentran las células de cobre galio indio y selenio, las cuales también son de barata fabricación, pero igual que las células de telurio de cadmio, su eficiencia hasta el momento, quedan lejos de la eficiencia de las células de silicio.

Además, estos dos últimos tipos de célula solar requieren un tratamiento de protección muy superior al que necesitan las células de silicio. Por lo tanto, no se cree que vayan a tener un crecimiento ni a corto ni a medio plazo dadas sus carencias tanto por eficiencia como por protecciones de ensamblaje.

Otros tipos de células solares

También hay que nombrar las células de perovskita. Que se han estado testeando en laboratorios. Realizando pruebas y estudios en los cuales se ha conseguido pasar de obtener una eficiencia del 6 %, a una eficiencia del 25%. Sin embargo, se ha demostrado que sus máximos años de vida son 20, es decir que sería mucha menor vida que las células de silicio. Además, sus técnicas de fabricación actuales aún son caras y muy por encima de los estándares de las células de silicio.

La célula de silicio es la mejor célula solar

Tras analizar los 3 tipos más utilizados para crear células solares, destacan las células de silicio principalmente por su mayor eficiencia. La eficiencia es el valor clave que hace mucho más atractivo y competitivo el silicio por delante de sus competidores. Además, la gran mayoría de estudios actuales acerca del silicio se centran año tras año en mejorar su rendimiento. En el mercado solar cada vez hay más modelos de paneles de silicio que son más eficientes y a su vez más pequeños en proporción a su potencia total.

Ventajas de las células solares de silicio

Por lo tanto, está claro que el mercado va a seguir enfocado y dirigido a continuar mejorando cada vez más la eficiencia y rendimiento de las células de silicio tanto silicio monocristalino, cómo policristalino.

Las grandes ventajas de las células de silicio

La gran cantidad de silicio que se dispone en la Tierra, y la fácil obtención de este producto. Lo que lo convierte en el material más barato para generar el efecto fotovoltaico.

Las economías de escala se ven reflejadas por el porcentaje tan alto de fabricación de este tipo de células. Lo que hace que su precio que sea cada vez menor y muy competitivo.

Su larga vida útil que permite a los fabricantes ofrecer garantías de 25 años en los que el rendimiento de la célula no será inferior al 80% de su capacidad inicial.

Otra gran ventaja de las células de silicio es que ya llevan muchos años en el mercado y hay mucha experiencia y se ha podido verificar su óptimo rendimiento y funcionamiento las largo de muchos años. Eso hace que sean una apuesta segura y tengan la total confianza de los consumidores.

También existen muchos estudios en laboratorios analizando y probando otro tipo de materiales. Pero hasta el momento ninguno de ellos ha sido tan eficiente y barato de crear como el silicio.

¿Quién creó la primera célula solar en el mundo?

Antes de hablar del creador de la primera célula solar del mundo, hay que hablar del descubridor del efecto fotovoltaico. El cual, ha sido la base de la creación de las células solares y de los paneles solares los cuales estamos disfrutando en la actualidad. ¿Qué efecto fotovoltaico? Pues se trata de una conversión que permite convertir la luz procedente del sol en electricidad. Se atribuye su creación a un francés qué trabajaba en el campo de la física llamado Alexandre Edmund Becquerel el año 1839. Sin embargo, no fue hasta el año 1883 en que el inventor americano Charles Fritts, creó la primera célula fotovoltaica. Utilizando un semiconductor de selenio con una fina capa de oro. Se trataba de un pequeño dispositivo con una eficiencia de tan solo 1%.

Luego, tuvieron que pasar más de 70 años hasta que en 1946, el ingeniero americano Russell patentara la célula solar de silicio tal como la conocemos ahora. Aunque su momento, también ofrecía un rendimiento muy bajo.

La importancia de la Nasa en la creación de los paneles solares actuales

El papel de la NASA en el perfeccionamiento y en rentabilidad actual fue crucial. Con el paso de los años este rendimiento ha ido aumentando en gran cantidad sobre todo gracias a la exploración espacial. En su lucha por conquistar el espacio

en la época de la guerra fría contra la Unión Soviética, Los Estados Unidos invirtieron una cantidad inmensa de dinero en el desarrollo de los paneles solares, ya que era la única fuente de energía posible de generarse en el espacio.

Una inversión de este coste, nunca habría sido realizada por una empresa privada, debido a su elevadísimo coste.

En ese momento, sin embargo, era necesario para generar electricidad en el espacio. Y es por eso, que gracias a la NASA hoy en día podemos disponer de paneles solares con un gran rendimiento y a precios muy competitivos.

Para que nos hagamos una idea de la magnitud del gran trabajo que hizo la NASA para la mejora de la sociedad, hay que tener en cuenta que en el año 1977 el precio por vatio (W) para un panel solar era de 77 $. Lo que es una barbaridad para ese entonces comparándolo con el bajo precio que tenían los combustibles fósiles como el petróleo, cuyo precio era irrisorio.

Gracias a la NASA y los continuos avances producidos desde el año 1977, al cabo de 50 años el precio del vatio en un panel solar se ha visto reducido desde los 77 dólares a un precio de 1,10 dólares en la actualidad. ¡Lo que resulta increíble!

Además, hoy en día, existen algunos incentivos y subvenciones con lo cual se puede reducir este coste en un 35%. Llegándose a obtener un precio por vatio igual a 0,7 dólares. Por lo tanto, si no fuese por los grandes esfuerzos e inversiones que realizó la NASA para mejorar la baja la eficiencia de los paneles solares en ese entonces. Lo cual necesitaba para poder utilizarlos en sus satélites en el espacio, seguramente no estaríamos hoy en la situación actual en todo el mercado de la energía solar a escala mundial. La NASA hizo que grandes innovaciones con un coste muy alto.

En conclusión

Las mejores células solares se realizan mediante el silicio. Su gran abundancia y facilidad para convertirlo en células solares, junto a su bajo precio y su cada vez mejor eficiencia, le otorgan un papel dominante en la fabricación de paneles solares.

Las células de silicio son de fácil fabricación y su ensamblaje es fácil y sencillo comparado con las precauciones que hay que tener con los otros tipos de células. Además, tienen un uso muy extendido y una gran valoración y aceptación por parte del mercado. Con lo cual son la mejor opción.

Por muchos estudios que se estén realizando en laboratorios para maximizar y optimizar la energía del sol mediante la creación de células solares con productos o materiales innovadores, las células de silicio siguen siendo a día de hoy lo mejor. Y se prevé, que esto sea así durante mucho tiempo. Ya que el silicio es el mejor producto para crear paneles solares y para generar electricidad mediante la energía del sol.

Si se quiere disponer de un sistema de energía solar propio para generar energía eléctrica y ahorrar costes en la factura de la luz, los paneles de silicio son la mejor elección. Es la mejor alternativa a la gran dependencia que se tiene actualmente con las compañías distribuidoras de electricidad. A las cuales, les afecta el precio por problemas globales como puede ser una guerra, una pandemia, una sobre demanda, o un problema de generación de energía. Ya sea, por ejemplo, cómo está pasando actualmente por la falta de lluvias y, por lo tanto, por la reducción generalizada de la generación hidráulica en toda la península ibérica.

Como resultado, la energía solar fotovoltaica hace años que ha venido y para quedarse. Sus mejoras año tras año y los constantes aumentos en el precio de la luz hacen necesario que tanto empresas como particulares se conviertan en generadores de su propia electricidad. Los particulares para ahorrar al máximo en el consumo de electricidad y en el ahorro de dinero y mejorar su poder adquisitivo. Y, por otro lado, las empresas e industrias para ser competitivos en un mundo globalizado y reducir sus costes fijos al máximo.