El silicio es un metaloide, o semimetal, muy empleado en la industria y en la informática por sus diferentes propiedades, así como también en la agricultura. Este es uno de los elementos más abundantes en la Tierra, se estima que es el segundo más abundante de la corteza terrestre. Debido a sus propiedades como material refractario, así como a su utilización para la aleación en fundiciones y en la fabricación de vidrios, el silicio es utilizado —también— en la fabricación de células fotovoltaicas para los paneles solares. En este caso nos encontramos una variación del silicio mediante su fusión para la formación de cristales únicos y policristales, purificándolo de su aspecto natural y eliminando las impurezas de este elemento. De esta forma se obtienen lo que se conoce como silicio monocristalino o silicio policristalino —también conocido como silicio multicristalino—.
El silicio monocristalino y el silicio policristalino se convierte posteriormente en lingotes —dependiendo de si es uno u otro, estos serán cilíndricos y cuadrados, respectivamente—. A continuación, se cortan en finas capas en forma de láminas para obtener lo que se conoce como wafers y obleas. Por último, estos componentes se someten a varios procesos químicos para convertirse en células solares mucho más finas que se ensamblan y se conectan entre sí componiendo los paneles solares fotovoltaicos. Ahora bien, exactamente, ¿qué es el silicio monocristalino para células solares y el silicio multicristalino, o policristalino, y qué diferencias hay entre ambos? Lo vemos, a continuación.
¿Qué es el silicio monocristalino?
El silicio monocristalino es uno de los principales componentes de las placas de silicio para energía solar. Su composición química es de cristal único Si o mono-Si. Este material cuenta con una estructura cristalina continua, ininterrumpida en sus bordes. Es decir, el silicio monocristalino es un silicio de elevada pureza, con una red cristalina continua y sin límite de granos, con un aspecto oscuro y unos bordes redondeados.
¿Qué es el silicio multicristalino?
El silicio multicristalino, o silicio policristalino, es utilizado también para construir las placas de silicio para energía solar. Este material, a diferencia del silicio monocristalino, tiene los bordes cuadrados, es decir, sus cantos forman ángulos de 90º y su estructura no es continua. El silicio multicristalino se compone de pequeños cristales de silicio, por ello, su coloración tiene una tonalidad diferente. Las células del cristal de silicio policristalino tienen un grano visible, similar a las escamas.
¿Cuáles son las diferencias entre el silicio monocristalino o el policristalino?
Lo cierto es que ambos cristales son muy empleados en la industria de los paneles solares. De hecho, son el material principal que se utiliza a la hora de fabricar las placas de silicio para energía solar que componen la instalación fotovoltaica. Ahora bien, cada uno tiene unas prestaciones diferentes que se derivan del proceso de fabricación del silicio monocristalino para celdas solares y del silicio multicristalino. Mientras que el silicio monocristalino tiene bordes circulares en su composición, el silicio policristalino tiene bordes cuadrados. Además, este tiene una mayor tolerancia al calor. Ello influye, sobre todo, en la eficiencia, siendo el silicio monocristalino el que más energía solar fotovoltaica produce.
Con los paneles hechos con silicio monocristalino las células son capaces de alcanzar una eficiencia del 20% gracias, también, a su pureza y estructura cristalina continua. Ahora bien, el proceso de fabricación del silicio monocristalino implica un coste mucho más elevado debido a la compleja obtención de este tipo de material. Y es que es muy difícil encontrar en la naturaleza un cristal individual de grandes dimensiones como es el caso del silicio monocristalino, además, durante el proceso de corte en láminas de este material —en el momento de su fabricación— se desperdicia mucho silicio, algo que también encarece los costes.
Es por esta razón que las células de silicio policristalino, o silicio multicristalino, son una excelente alternativa. El proceso de fabricación es mucho más sencillo, así como el tiempo destinado a ello, que resulta menor. El silicio policristalino se obtiene fundiendo el silicio e introduciéndolo en moldes con los cuales se de da la forma de célula, ello evita una pérdida innecesaria en la fase de producción. Con este tipo de paneles se obtiene una eficiencia de un 16%, aproximadamente. El silicio policristalino aprovecha menos el calor, las células fotovoltaicas de este material tienen una tolerancia inferior. Ahora bien, su coste es más reducido. Además, el silicio policristalino lleva mucho tiempo en el mercado. Su fabricación comenzó en los años ochenta. Desde entonces, el proceso de fabricación de este material ha mejorado mucho, mejorando considerablemente su eficiencia.
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Ver paneles solares¿Cuál es mejor, el silicio monocristalino o el silicio policristalino?
Lo cierto es que no hay una respuesta definitiva o concluyente. Dependiendo del uso que se le vaya a dar a cada uno de estos materiales las placas de silicio para energía solar resultarán más adecuadas o menos. Como explicábamos, el silicio monocristalino resulta más eficiente pero, paralelamente, su precio es más elevado. Por esta razón, su utilización será mejor en lugares en los cuales no se necesite generar una gran cantidad de energía y, por consiguiente, la instalación de muchas células fotovoltaicas hechas con silicio monocristalino —ya que la rentabilidad por esta instalación no se vería reflejada en mucho tiempo—.
Ahora bien, en el caso del panel fotovoltaico hecho con silicio policristalino debemos tener en cuenta el espacio, pues para obtener la misma energía que con el silicio monocristalino necesitaremos varias células. Así que, si nuestra vivienda, negocio o fábrica no tiene espacio suficiente para instalar varias células de silicio monocristalino, su uso tampoco será productivo y será más eficiente emplear el silicio monocristalino. El silicio policristalino es más adecuado para instalaciones solares fotovoltaicas de mayor tamaño y viviendas que cuentan con mayor terreno para poder llevar a cabo dicha instalación. Respondiendo a la pregunta, se debe buscar siempre la eficiencia y la rentabilidad por la inversión para encontrar un equilibrio. La mejor instalación fotovoltaica será la que cumpla con estas condiciones, independientemente de si sus células están hechas con silicio monocristalino o silicio policristalino —o silicio multicristalino—.