El ingeniero Moisés Roberto Guerra Menjívar, profesor de la Universidad Don Bosco de El Salvador, ha evaluado en su tesis doctoral, defendida en la Universidad Pública de Navarra (UPNA), el comportamiento energético en condiciones reales de funcionamiento de las principales tecnologías fotovoltaicas. En particular, ha demostrado que una posible opción de futuro para fabricar los módulos solares, el silicio de grado metalúrgico mejorado, puede ofrecer en ciertos tipos de módulos un rendimiento similar al del silicio de grado solar, material que se usa actualmente en la fabricación de los paneles fotovoltaicos. Esta característica lo convierte en una alternativa viable para reducir costes sin afectar significativamente la eficiencia.
El silicio empleado en la fabricación de paneles fotovoltaicos se divide en distintas categorías según su pureza y método de producción. El silicio de grado solar, utilizado habitualmente en la industria fotovoltaica, se obtiene mediante un proceso de purificación altamente exigente que incrementa su coste. En cambio, el silicio de grado metalúrgico mejorado proviene de un proceso de refinamiento menos costoso que lo sitúa en un nivel intermedio de pureza, lo que reduce el precio de fabricación y no afecta significativamente su eficiencia.
Moisés Roberto Guerra, investigador y profesor, fotografiado en la UPNA.
Los resultados de la investigación de Moisés Roberto Guerra han demostrado que, aunque el silicio de grado metalúrgico mejorado no tiene la misma pureza que el silicio de grado solar, su capacidad para generar electricidad en los paneles solares tradicionales es muy parecida. Esto significa que podría convertirse en una alternativa más económica, con la ventaja de que la producción de energía no se ve afectada de manera notable. De este modo, su uso permitiría abaratar los costes de fabricación de los paneles solares sin comprometer su rendimiento.
Cambios tecnológicos en el mercado fotovoltaico
Estos hallazgos son especialmente relevantes en un contexto donde el mercado fotovoltaico ha experimentado cambios significativos debido a “la reducción de costes en la fabricación de materiales y la mejora de los procesos productivos”, según el investigador. Estas innovaciones han propiciado “la aparición de nuevas tecnologías cada vez más eficientes”.
“Uno de los principales cambios ha sido la migración hacia células solares de alta eficiencia, que permiten aumentar la productividad de las instalaciones si las comparamos con las tradicionales células de silicio policristalino, que son las que han dominado el mercado durante las últimas décadas —describe Moisés Roberto Guerra—. Estas células de alta eficiencia han permitido, además, lanzar al mercado módulos bifaciales, que permiten captar la luz solar por ambos lados y mejorar la producción energética sin aumentar considerablemente los costes de producción”.
“Sin embargo, dado el poco tiempo que estas tecnologías llevan en el mercado, todavía existen muchos interrogantes sobre su desempeño real en condiciones reales de operación a largo plazo —prosigue el investigador—. Muchas de las publicaciones que existen hoy en día sobre su comportamiento energético son proyecciones que derivan de pruebas en laboratorio o de cálculos teóricos, pero muy pocas de datos reales en campo”.
Por ello, el investigador se propuso como objetivo principal de su tesis doctoral evaluar “el comportamiento energético, en condiciones reales de operación, de distintas tecnologías fotovoltaicas”: tanto aquellas que se encuentran hoy en día en el mercado (módulos de capas delgadas y módulos bifaciales tipo PERC-p) y otras alternativas que puedan ser factibles en un futuro (módulos de silicio de grado metalúrgico mejorado).
“Quería comprobar si las expectativas generadas sobre dichas tecnologías, tanto por fabricantes como por los estudios disponibles, se corresponden con la realidad observada en las instalaciones comerciales”, apunta. Para ello, comparó estas tecnologías, con “los tradicionales módulos de silicio policristalino Al-BSF, que durante muchos años ha dominado el mercado fotovoltaico”. El análisis se realizó en dos ubicaciones con climas muy distintos: un entorno mediterráneo en España y un área desértica en Chile.
Comportamiento real de tecnologías fotovoltaicas
“Los resultados en campo de esta investigación han permitido obtener una comprensión más clara del comportamiento real que presentan estas tecnologías fotovoltaicas en instalaciones comerciales”, añade el autor de la tesis, dirigida por dos investigadores del Instituto de Smart Cities (ISC) de la UPNA: Íñigo de la Parra Laita y Miguel García Solano. Así, en cuanto a las tecnologías de capas delgadas, “aunque el comportamiento en campo de algunas de ellas se asemeja al de la tecnología del silicio cristalino, todavía siguen demostrando que, en este aspecto, no presentan ventajas significativas sobre esta última”, asegura.
Finalmente, en lo que se refiere a los módulos bifaciales, “se ha encontrado que el incremento de producción que se puede obtener con esta tecnología en entornos desérticos es algo inferior a lo que se recoge en las últimas investigaciones”. “Por ello, aunque es evidente que esta tecnología permite obtener una mayor producción que los tradicionales módulos monofaciales, hay que tener cuidado con las expectativas generadas al respecto”, advierte.
Breve currículum
Moisés Roberto Guerra, originario de El Salvador, suma veintidós años de experiencia académica en la Universidad Don Bosco de su país natal, donde actualmente dirige la Escuela de Ingeniería Eléctrica. En ella, gestiona las áreas de docencia, proyección social e investigación.
Además de su labor académica, el nuevo doctor por la UPNA, ingeniero electricista por la Universidad Centroamericana (UCA) de El Salvador y con grado de Maestría en Gestión de Energías Renovables por la Universidad Don Bosco (UDB), ha trabajado en el sector industrial de su país, principalmente, en proyectos de comercialización de energía, y ha publicado artículos académicos y científicos sobre energías renovables y eficiencia energética.