Ventajas y desventajas: generación de energía con película delgada vs. silicio cristalino

La energía solar es un pilar fundamental de las estrategias globales de energías renovables. La película delgada se basa en células ligeras y flexibles, mientras que el silicio cristalino prioriza la eficiencia, pero requiere paneles más gruesos. A continuación, se presenta una comparación detallada:

I. Generación de energía mediante película delgada
Ventajas:

1. Eficiencia de materiales y producción

• Utiliza entre un 1 y un 5% del material semiconductor en comparación con el silicio.

• Fabricación sencilla, menor consumo energético y producción continua en grandes superficies.

• Sustratos: Opciones de bajo costo (vidrio, acero inoxidable, polímeros).

2. Innovación técnica

• Múltiples rutas: CIGS (seleniuro de cobre, indio y galio), CdTe, silicio amorfo.

• Los módulos flexibles permiten aplicaciones novedosas (por ejemplo, superficies curvas, dispositivos portátiles).

3. Rendimiento en condiciones reales

• Respuesta superior en condiciones de poca luz (por ejemplo, días nublados, amanecer/anochecer).

• Menor brecha generacional entre días soleados y nublados frente al silicio.

4. Aplicaciones

• Ideal para plantas de energía en el desierto, integración de edificios (BIPV), cocheras solares y "casas solares".

Desventajas:

1. Menor eficiencia

• Tasa de conversión promedio: ~8% (frente al 17–26%) del silicio.

2. Altos costos iniciales

• Inversión en equipos/tecnología: 5–10 veces mayor que en silicio.

3. Desafíos de rendimiento

• Módulos de silicio no microcristalino: rendimiento ~60%.

• CIGS (nivel superior): rendimiento de ~65 % (frente al 95–98 %) del silicio.

II. Generación de energía de silicio cristalino

Ventajas:

1. Alta eficiencia

• Paneles comerciales: tasa de conversión del 17 al 26 % (monocristalino > policristalino).

2. Tecnología madura

• Procesos estables, necesidad mínima de actualizaciones frecuentes.

3. Equipos de alto rendimiento y rentables

• Rendimiento monocristalino: >98%; policristalino: >95%.

• Los equipos domésticos satisfacen la mayoría de las necesidades de producción.

• Mitigación: Las marcas de calidad mejoran la confiabilidad.

Desventajas:

1. Riesgos de la cadena de suministro

• Volatilidad del precio del polisilicio (por ejemplo, 2021-2023: los precios aumentaron un 300%).

2. Impacto ambiental

• Producción intensiva en energía; alta huella de carbono.

• Riesgo de cambios de políticas (por ejemplo, impuestos al carbono).

3. Limitaciones materiales

• Los paneles rígidos y pesados ​​limitan la flexibilidad de instalación.

Comparación técnica clave

Conclusión: compensaciones críticas

• La película delgada destaca por su flexibilidad, rendimiento en condiciones de poca luz y estética, pero su eficiencia y rendimiento son inferiores. Ideal para: Integración en edificios, proyectos con limitaciones de espacio y entornos hostiles.

• El silicio cristalino domina la eficiencia y la fiabilidad, pero sufre degradación y rigidez. Ideal para: explotaciones agrícolas a gran escala, regiones con alta exposición solar y proyectos con costos ajustados.

Valor a largo plazo: si bien la película delgada tiene costos iniciales más altos, su degradación casi nula (en comparación con la pérdida del 10 al 20 % del silicio en 25 años) puede ofrecer un retorno de la inversión (ROI) superior en aplicaciones que priorizan la durabilidad sobre la eficiencia máxima.

Fuentes de datos: NREL, IRENA, EU PVSITES, Instituto Becquerel.