Fabricación de módulos solares fotovoltaicos. Situación actual y perspectivas.

Transcripción

1 Fabricación de módulos solares fotovoltaicos. Situación actual y perspectivas. Ponente : Ander Muelas López de Aberasturi Sabadell, 19 de octubre 2005

2 Índice Tecnologías de Células Comerciales Proceso de Fabricación de Células Cristalinas Proceso de Fabricación de Módulos Terrestres Normas y Ensayos de Certificación Ratios Solares

3 Tecnologías de Células Comerciales Las tecnologías comerciales de células fotovoltaicas son principalmente 6, que ordenadas de mayor a menor en volumen mundial: - Silicio Policristalino, 50,2%. - Silicio Monocristalino, 34,6%. - Silicio Amorfo, 8,9%. - Cinta o lámina de Silicio Cristalino, 5,6%. - Teluro de Cádmio (CdTe), 0,5%. - CIS, 0,2%.

4 Tecnologías de Células Comerciales ,1 0,2 4,3 0,2 5,6 0,2 12,3 9,6 8,9 0,3 0,5 0,5 Se observa un claro descenso de la tecnología monocristalina a favor de la policristalina 42,1 48,2 50,2 ribbon / sheet c-si CIS a-si CdTe poli c-si mono c-si El principal motivo es la independencia del la tecnología policristalina de otras industrias. 40,8 37,4 34,6 Es un producto destinado a fabricar módulo fotovoltaicos. El monocristalino está influenciado por la situación del mercado de los semiconductores.

5 Tecnologías de Células Comerciales Las previsiones hasta el 2010 indican que el porcentaje quedará en orden de mayor a menor de la siguiente forma: - Policristalino 40%. - Monocristalino 20,5%. - Ribbon y sheet c-si, 15%. - Amorfo incl. HIT de Sanyo, 14,5%. - CIS, 4,5%. - CdTe, 3,5%. - Otros 2%.

6 Proceso de Fabricación de Células Cristalinas El proceso de producción de una célula fotovoltaica partiendo del wafer como materia prima, consta de las siguientes etapas: Control de calidad del wafer. Limpieza / texturización de los wafer en tanques químicos. Secado de proceso anterior. Aplicación de emulsión de fósforo e introducción al horno de difusión. Limpieza en húmedo del óxido producido en la difusión anterior. Aplicación de capa antirreflectante. Serigrafiado de cara trasera. Secado en horno de infrarrojos de cinta. Serigrafiado de pasta de plata en cara delantera. Secado de pasta en horno de infrarrojos de cinta. Control final de célula con medición unitaria de curva I-V. El coste aproximado de una línea para 1 MWp es de unos 2 MM de EUR.

7 Proceso de Fabricación de Células Cristalinas Las operaciones previas para fabricar el wafer son la fusión del lingote de silicio y el corte en rodajas del lingote. La mayoría de los fabricantes compran los wafer y realizan únicamente el proceso definido anteriormente. Los lingotes de silicio policristalino se funden en un prisma de base cuadrada y los de silicio monocristalino son de forma cilíndrica, por eso las células monocristalinas son pseudo cuadradas. La tectonogía EFG (Ribbon / sheet c-si) de ASE ahora RWE Solar crece el silicio en un prisma octogonal, por tanto la célula ya sale con el espesor definitivo. En este caso no se necesita cortar en rodajas, solo se corta con láser los bordes de la célula para independizarla del prisma octogonal. Esto supone un ahorro de material y de tiempo de proceso considerable.

8 Proceso de Fabricación de Células Cristalinas Horno de Difusión Tipo Cinta Transportadora Horno de Difusión Tipo Lote

9 Proceso de Fabricación de Células Cristalinas Horno de Secado de Pasta de Plata Aplicación de Capa Antirreflectante

10 Proceso de Fabricación de Módulos Fotovoltaicos El proceso de fabricación de los módulos fotovoltaicos terrestres está muy estandarizado. La mayoría están formados por un sándwich compuesto por vidrio extraclaro de bajo contenido en hierro, EVA, células, EVA y Tedlar. Existen algunas opciones como colocar vidrio en la parte posterior en lugar del Tedlar, pero todas deben cumplir los ensayos de la norma IEC que se titula Módulos fotovoltaicos (FV) de silicio cristalino para aplicación terrestre. Cualificación del diseño y aprobación de tipo El proceso de montaje de paneles consta de las siguientes operaciones: - Soldadura de tiras de cobre en la parte delantera de la célula. - Soldadura de tiras de cobre en parte trasera de la célula y formación de tiras. - Colocación de EVA y tedlar, tiras de células, soldadura de buses. Prelaminado. - Laminado de panel. - Recorte de rebabas, enmarcado y colocación de caja de conexiones. - Control final mediante simulador solar. El coste aproximado de una línea de producción de paneles de 1MWp es de unos EUR

11 Proceso de Fabricación de Módulos Fotovoltaicos

12 Proceso de Fabricación de Módulos Fotovoltaicos Soldadura de Tiras en Parte Delantera de Célula

13 Proceso de Fabricación de Módulos Fotovoltaicos Soldadura de Tiras en Parte Trasera de Célula y Formación de Células

14 Proceso de Fabricación de Módulos Fotovoltaicos Colocación de Tiras de Células, Soldadura de Buses

15 Proceso de Fabricación de Módulos Fotovoltaicos Colocación de EVA y Tedlar

16 Proceso de Fabricación de Módulos Fotovoltaicos Control de ejecución de la soldadura

17 Proceso de Fabricación de Módulos Fotovoltaicos Laminado de Panel

18 Proceso de Fabricación de Módulos Fotovoltaicos Recorte de Rebabas, Enmarcado y Colocación de Caja de Conexiones

19 Proceso de Fabricación de Módulos Fotovoltaicos Recorte de Rebabas de Marco y Limpieza

20 Proceso de Fabricación de Módulos Fotovoltaicos Control Final Mediante Simulador Solar

21 Normas y Ensayos de Certificación La norma principal de certificación de módulos terrestres en Europa es la IEC 61215, que se titula Módulos fotovoltaicos (FV) de silicio cristalino para aplicación terrestre. Cualificación del diseño y aprobación de tipo. En ella se especifican una serie de ensayos de envejecimiento para verificar la durabilidad del módulo. El ensayo que más tiempo dura es el de ciclado térmico de 45ºC a +85º que consta de 200 ciclos. Este solo dura dos meses continuos sin parar. Por este motivo el plazo de entrega de los resultados de la certificación IEC 6125 dura entre 3 a 4 meses en el caso del TÜV en Alemania y 9 a 12 meses en el caso del CIEMAT en España. Los módulos de capa fina tienen una norma especifica.

22 Normas y Ensayos de Certificación 8 Módulos módulo módulos 2 módulos módulos 2 módulos cicl cicl módulo 1 módulo módulo 1 módulo Repetición de 10.1, 10.2 y 10.3 si es necesario

23 Ratios Solares POTENCIA POR SUPERFICIE - PANELES CONVENCIONALES CRISTALINOS. Eficiencia de 10% a 14%. Potencia de 100 Wp a 140 Wp por metro cuadrado. - PANELES VIDRIO / VIDRIO, CÉLULAS MICRO-PERFORADAS. Eficiencia de 6% a 7,5%. Potencia de 60 Wp a 75 Wp por metro cuadrado.

24 Ratios Solares PRECIO INSTALADO POR POTENCIA - PANELES CONVENCIONALES Y CONEXIÓN A RED Conexión a red, entre 5,5 / Wp y 7 / Wp. Aislado entre 13,5 / Wp y 18 / Wp depende de autonomía. - PANELES VIDRIO / VIDRIO, CÉLULAS MICRO-PERFORADAS Conexión a red 14 / Wp y 20 / Wp. Aislado entre 20 / Wp y 24 / Wp depende de autonomía.

25 Ratios Solares SUPERFICIE Y PRODUCCIÓN - Relación Superficie Potencia nominal de paneles 1 kwp = 7,5 m2 - Cálculo producción anual de electricidad Producción = Potencia Nominal Pico * Horas equivalentes = kwh Ejemplo: Una instalación en Valencia (1400 horas equivalentes) de 6 kwp Producción = 6 kw * 1400 = 8400 kwh Ingresos = 8400 kwh * 0,41 = 3444

26 Situación actual y perspectivas 2005: previsión de instalación en España: 30MW 2006: previsión de 60 MW En 3 ó 4 años se podrá alcanzar los 300MW/año.

27 Ander Muelas SILIKEN, SL Calle Massamagrell, 40 Pol. Ind. L Horteta Rafelbunyol Tlf.: Fax: Móvil: Ander.muelas@siliken.com