¿Cómo ha aumentado la eficiencia de los paneles fotovoltaicos a lo largo del tiempo?

Actualizado: 05/07/2024

La eficiencia de los paneles solares ha crecido notablemente desde las primeras células solares en la década de 1880. En aquel entonces, la eficiencia de la célula solar era inferior al 1%. Hoy en día, los científicos están creando paneles solares de alta eficiencia que pueden alcanzar casi el 50% de eficiencia. La eficiencia promedio de los paneles solares comerciales es aproximadamente la mitad de eso.

Sin embargo, dados los avances de las últimas décadas, hay esperanza de que esta tecnología de alta eficiencia solar esté disponible para todos pronto. Alcanzar una eficiencia del 50% contribuiría significativamente a reducir nuestra huella de carbono.

¿Qué eficiencia tenían los primeros paneles solares?

Las primeras placas solares tenían una eficiencia inferior al 1%. Charles Fritts fue el primero en crear una célula solar, utilizando selenio recubierto con una fina capa de oro. Aunque su célula solar alcanzó una eficiencia del 1%, impulsó a otros científicos a mejorar y crear células solares de alta eficiencia.

¿Cómo ha aumentado la eficiencia de los paneles solares con el tiempo?

Desde un comienzo modesto de apenas un 1% de eficiencia, no fue hasta 1954 que se vio un incremento significativo cuando Bell Labs creó la primera célula solar de silicio con casi un 6% de eficiencia. Al año siguiente, Hoffman Electronics logró una eficiencia del 2% y continuó mejorando hasta alcanzar el 14% en 1960. Desde entonces, la eficiencia promedio de los paneles ha ido en aumento con la introducción de nuevos tipos de células solares.

¿Cuál es la eficiencia de los paneles solares hoy en día? Los paneles más eficientes actualmente tienen una eficiencia de alrededor del 22.8%. Aunque pueda parecer poco, son mucho más potentes que los fabricados hace más de 60 años. Además, hay esperanzas de un gran aumento en la eficiencia en un futuro cercano, ya que investigadores lograron un récord de eficiencia del 39.2% con una célula solar de silicio.

Primera casa con un panel solar fotovoltaico:

Ya en 1973, se construyó la primera casa con energía solar, realizada por la Universidad de Delaware, EE.UU..

Bautizada como «Solar One» (First Solar), el proyecto usó un híbrido de energía solar térmica y fotovoltaica.

El aumento de la eficiencia de los paneles solares con el tiempo es el siguiente:

• 1883:
  • Inventor Charles Fritts crea la primera célula solar usando selenio con un revestimiento delgado de oro.
  • Eficiencia: Menos del 1%.
• 1941:
  • Russel Ohl inventa la primera célula solar de silicio, pero aún tenía una eficiencia menor al 1%.
• 1954:
  • Investigadores de Bell Labs inventan la primera célula solar de silicio práctica con una eficiencia del 6%.
  • También crearon el primer panel solar al colocar varias tiras de las células solares de silicio juntas.
• 1955:
  • Hoffman Electronics crea una célula solar comercial de silicio con 2% de eficiencia.
• 1960:
  • Hoffman Electronics aumenta la eficiencia de su célula solar comercial al 8%.
  • La eficiencia de la célula solar comercial de Hoffman Electronics aumenta al 9%.
• 1976:
  • Hoffman Electronics crea una célula solar comercial con 10% de eficiencia introduciendo el uso de un contacto de rejilla, lo que reduce la resistencia de la celda.
  • Hoffman Electronics logra una eficiencia de célula solar comercial del 14%.
• 1980:
  • RCA Laboratories crea la primera célula solar de silicio amorfo con una eficiencia del 2.4%.
• 1985:
  • El Instituto de Conversión de Energía desarrolla la primera célula solar de película delgada que supera el 10% de eficiencia.
• 1992:
  • Investigadores de la Universidad de Gales en Australia crean una célula solar comercial de silicio con más del 20% de eficiencia.
  • La Universidad de Florida crea una célula solar de película delgada con 15.89% de eficiencia.
• 2012:
  • Solar Frontier crea una célula solar de película delgada con 17.8% de eficiencia.
• 2016:
  • SunPower rompe su récord anterior con una célula solar comercial de silicio que tiene una eficiencia del 24.1%.
  • SunPower alcanza una eficiencia del 22.8% con sus células solares comerciales de silicio.
• 2019:
  • Solar Frontier logra una eficiencia del 23.35% en su tecnología de células solares de película delgada.
  • Investigadores del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) rompen el récord al desarrollar una célula solar de silicio con una eficiencia del 39.2% bajo «una sola iluminación solar». Otra variación de la célula puede alcanzar una eficiencia del 47.1% bajo iluminación concentrada.

Distintas tecnologías han hecho avanzar la eficiencia de las células fotovoltaicas:

• Finales de la década de 1950: células solares monocristalinas: las células solares  monocristalinas  están hechas de  una sola hoja de silicio como semiconductor en lugar de múltiples cristales de silicio, como es el caso de las  células solares policristalinas . Este avance elevó la eficiencia posible del 1% a alrededor del 6%, lo que convierte a la energía solar en una opción viable para la producción de energía.
• 1983 — Tecnología de seguimiento solar:  los paneles generan más energía cuando reciben más luz solar directa. A principios de los años 80  se inventó el primer sistema de montaje de seguimiento solar . Esto no aumentó el rendimiento de la célula, pero permitió una mayor producción a lo largo del día.
• Mediados de la década de 1980: Recubrimientos antirreflectantes:  Los recubrimientos antirreflectantes ayudan a evitar que la energía del sol rebote en la pared trasera del panel solar y se pierda en el medio ambiente. Estos recubrimientos se desarrollaron en la década de 1980 y desde entonces se han realizado muchas iteraciones y mejoras.
• 1988 – Células solares de uniones múltiples:  las células de uniones múltiples, también conocidas como células en tándem o células de perovskita en tándem, se fabrican utilizando varios materiales absorbentes de luz para capturar una gama más amplia de energía solar. En los años 80, estos alcanzaron un máximo de eficiencia de alrededor del 40%. Sin embargo, dado lo caro que era producirlos, la tecnología sólo se utilizó para aplicaciones específicas, como la producción de energía en el espacio.
• 1989 — Tecnología PERC:  se inventó la primera célula solar con emisor pasivado y contacto trasero (PERC). Esta tecnología mejoró la eficiencia en más de un 10%, ya que permitió la reabsorción de energía solar que normalmente se habría perdido.
• 2010 — Paneles bifaciales:  los paneles bifaciales esencialmente atrapan la energía solar entre dos superficies hasta que puede ser absorbida por las células solares del interior. Esta tecnología se inventó en los años 70, pero no se popularizó hasta alrededor de 2010 debido a las limitaciones de producción y al costo.
• Principios de la década de 2020: células solares en tándem para producción comercial:  las células solares en tándem o de uniones múltiples desarrolladas a finales de la década de 1980 comenzaron a ser viables para su uso en sistemas solares residenciales. Aumentaron la eficiencia potencial en un 25% adicional y podrían permitir que los sistemas solares domésticos alcancen eficiencias de alrededor del 30%.