¿Qué aporta la tecnología Multi Busbar (MBB), Half-Cut o Shingled a nuestros módulos fotovoltaicos?

Desde el equipo de Amara NZero continuamos ampliando nuestra serie de artículos sobre nuevas tendencias y su impacto sobre la eficiencia y la fiabilidad de los equipos. En la última edición hablamos sobre los diferentes tipos de célula fotovoltaica, hemos visto lo que son células PERC de Tipo N y Tipo P; ahora echamos un ojo cercano a lo que hacen los fabricantes una vez que las células están listas para ser usadas. Veremos lo que quiere decir “multi-busbar”, “células cortadas” y “shingled”.

Multi-busbar (MBB)

El módulo fotovoltaico más habitual es un rectángulo rígido, con dimensiones parecidas a las de una mesa de comedor, consistiendo en un marco de aluminio, cubierta frontal de vidrio y trasera de plástico. En medio se encuentran un número cambiante de células fotovoltaicas conectadas entre si en serie, “comenzando” la serie con un polo positivo y “terminando” con otro negativo.

Los dispositivos encargados de transportar la electricidad de un punto a otro se llaman en inglés “fingers” (dedos). Es una fina red de líneas de plata que se extiende sobre toda la célula. Los fingers recogen la electricidad generada en las células, y la entregan a una línea de plata más ancha, llamado “busbar” (más o menos “barra transportadora”). Estos busbares conectan una célula con la otra, facilitando la continuidad de transporte eléctrico entre polo positivo y negativo, hasta su destino final en autoconsumo o vertido a la red.

Las células pueden tener más o menos busbares. Hace unos años, se solían usar entre 2-6 busbares, con el tiempo se ha ido aumentando el número, como vemos en los gráficos siguientes:

El número exacto de busbares que debe tener cada célula para que el módulo se considere MBB no está definido, suelen ser superior a 3 busbares.

Pero ¿Cuál es la ventaja de la tecnología multi busbar (MBB)? Pues muy sencillo, al ser menor la distancia que recorre la energía desde los fingers hasta los busbares, las pérdidas por resistencia en serie se reducen enormemente, aumentando la eficiencia y por ende la potencia del módulo. Hoy por hoy, consideramos que un módulo cuenta con la tecnología MBB cuando sus células tienen hasta 16 busbares. En contra de la tecnología MBB se podría decir que exige de los fabricantes una técnica de soldadura muy sofisticada, y no todos los resultados han sido buenos. Hay algunos fabricantes que han tenido que reducir el número de busbares porque sus módulos registraban graves problemas de soldadura. Obviamente, ninguno de los fabricantes que encuentras en el catálogo de Amara NZero se encuentra entres estos últimos.

Catálogo de módulos Multi Busbar

Células cortadas (half-cut)

El proceso de producir células fotovoltaicas implica cortar una barra de silicio en muchas células. Estas células tienen un tamaño determinado. Históricamente se producían células más pequeñas, pero con el tiempo los fabricantes, en su afán de ahorrar costes, iban desarrollando células cada vez más grandes. En la siguiente imagen podemos ver el desarrollo histórico de las células por parte de los fabricantes:

Actualmente, presenciamos una competición entre los principales fabricantes por el uso de células M10 y células M12. Cada uno con esgrime argumentos a favor y, si bien es cierto que el aumento de producción de células ayuda al fabricante a reducir considerablemente los costes de fabricación, los beneficios en los costes derivados de las operaciones no son tan claros... Y es que, trabajar con módulos más grandes significa que estos son más pesados, más susceptibles a tensiones mecánicas, cuentan con nuevos valores eléctricos… Como vemos, esto comporta una serie de argumentos y de puntos de vista sin una conclusión clara. De todas formas, dado que los operadores de plantas compran masivamente este tipo de módulos, los resultados y las experiencias en el terreno nos enseñarán cual es la mejor opción.

Lo que no está en discusión son los beneficios del uso de la tecnología half-cut, sean células M10, células M12 u otro tamaño. Y es que, alrededor del año 2014, cuando la tecnología de célula cortada (half-cut) fue introducida, los fabricantes empezaron a cortar las células en dos iguales conectándolas en una configuración serie-paralelo y rápidamente percibieron los beneficios.

La imagen siguiente muestra la conexión eléctrica:

Las ventajas de esta configuración son claras, reduce las series internamente y, al igual que la tecnología multi busbar (MBB), reduce las pérdidas resistivas y de esta forma aumenta la eficiencia.

Por otro lado, la conexión en serie-paralelo y la disposición de los diodos bypass consigue un módulo eléctricamente “2 en 1”, es decir, la parte superior es independiente a nivel eléctrico de la parte inferior. Eso comporta que las sombras ya no afectan siempre a todo el módulo, sino solo a una mitad, lo que se traduce en otro aumento de eficiencia.

Catálogo de módulos Half-Cut

Módulos tipo “shingled”

Este tipo de módulo coge su nombre de la palabra “teja” y hace referencia a la manera en que se colocan usualmente las tejas sobre el tejado: solapando una teja con la otra. Y esto es exactamente lo que hacen los fabricantes. Para ahorrar espacios inter-celulares, acercan las células al máximo, solapándolas unas con otras. De esta manera, no hay espacios “blancos” o improductivos entre células. Vemos en la siguiente imagen la configuración de tres células en un módulo:

En los puntos de solapamiento se encuentran los interconectores, es decir desaparecen de la parte frontal entre las células, propiciando un aumento adicional de eficiencia. La siguiente imagen muestra este nuevo diseño: