La energía fotovoltaica de capa fina (PV) representa actualmente una pequeña parte del mercado solar total, pero ofrece amplias oportunidades para aplicar la energía solar en aplicaciones nuevas y emergentes. Muchos tipos de esta tecnología ofrecen simplicidad de diseño, facilidad de fabricación y competitividad en cuanto a costes con respecto al silicio, lo que la hace muy adecuada para la producción a gran escala. A pesar de estas ventajas, la PV de capa fina ha tenido dificultades para ganar el mismo terreno en el mercado que los paneles solares basados en silicio. Las preguntas clave siguen siendo: ¿por qué se ha quedado atrás la PV de capa fina y qué factores podrían ayudarla a ser más competitiva en la industria solar?

Instalaciones solares de capa fina anuales (GW) por cuota de mercado. Fuente: IDTechEx

El informe de IDTechEx, «Mercado de la energía fotovoltaica de capa fina 2025-2035: tecnologías, actores y tendencias», ofrece un análisis en profundidad de todo el sector de la energía fotovoltaica de capa fina, analizando las tecnologías, las aplicaciones y los actores del mercado que apuestan por su adopción. El informe cubre ampliamente todas las tecnologías del mercado fotovoltaico de capa fina, incluidas las células solares sensibilizadas por colorante (DSSC), la fotovoltaica orgánica (OPV), la fotovoltaica de perovskita, el teluro de cadmio (CdTe), el seleniuro de cobre, indio y galio (CIGS), el arseniuro de galio (GaAs), el silicio amorfo (a-Si) y el sulfuro de cobre, zinc y estaño (CZTS).
IDTechEx prevé que el mercado de la energía fotovoltaica de capa fina superará los 11.000 millones de dólares estadounidenses en 2035, con un crecimiento impulsado en gran medida por el auge de una nueva tecnología solar de capa fina.

La energía fotovoltaica de CdTe sigue dominando el mercado de la energía solar de capa fina

La energía fotovoltaica de teluro de cadmio (CdTe) sigue siendo la tecnología solar de capa fina dominante y es la segunda tecnología solar más utilizada después del silicio. Esta tecnología se investiga desde la década de 1950 y los primeros módulos se comercializaron a principios de la década de 2000. Los módulos fotovoltaicos de CdTe ofrecen la misma longevidad que los módulos de silicio (~25 años) y, a pesar de su menor escala de producción, son muy competitivos en términos de costes. Además, gracias a un proceso de fabricación sencillo, relativamente a baja temperatura y automatizado, los módulos solares de CdTe cuentan con un tiempo de amortización energética inferior a un año.

A diferencia de la energía fotovoltaica de silicio, que depende en gran medida de la cadena de suministro de China, la producción de energía fotovoltaica de CdTe se concentra principalmente en Estados Unidos, donde se ha beneficiado significativamente de los incentivos políticos. First Solar, el mayor fabricante de CdTe, representa más del 90 % de la producción mundial de energía fotovoltaica de CdTe, siendo Estados Unidos el mayor mercado para esta tecnología, con más del 30 % de su capacidad solar a escala industrial.

La Ley de Reducción de la Inflación de 2022 (IRA) ha impulsado aún más la expansión de la energía fotovoltaica de CdTe al incentivar la fabricación nacional de energía fotovoltaica, y con la incertidumbre de los aranceles de importación mundiales, es probable que la producción de energía fotovoltaica de CdTe en EE. UU. crezca aún más.

Sin embargo, a pesar de sus ventajas, la energía fotovoltaica de CdTe se enfrenta a algunos retos. La principal preocupación es la escasez de teluro, un elemento raro crucial para las células solares de CdTe. La escasez en el futuro podría provocar volatilidad en los precios y restringir la capacidad de producción. En 2023 se produjeron 640 toneladas métricas de teluro refinado, frente a las 584 toneladas métricas de 2022, y la demanda sigue aumentando debido a su uso en los crecientes mercados fotovoltaico y termoeléctrico. En respuesta a ello, First Solar ha puesto en marcha una iniciativa de reciclaje a nivel mundial para recuperar el 90 % de los materiales de los módulos usados, incluidas las capas absorbentes de CdTe y los sustratos de vidrio. Aunque las tasas actuales de reciclaje del teluro siguen siendo bajas debido a la larga vida útil de los módulos solares, es probable que las primeras instalaciones que alcancen el final de su vida útil a partir de 2025 impulsen el suministro de teluro secundario.

A pesar de su longevidad y rentabilidad, es poco probable que la energía fotovoltaica de CdTe suponga un reto para la energía fotovoltaica de silicio a gran escala. Sin embargo, IDTechEx prevé que el CdTe seguirá dominando el mercado de la energía solar de capa fina, al menos hasta que el auge de una nueva tecnología muy prometedora comience a cambiar el panorama.

La energía fotovoltaica de perovskita impulsará el mercado de la energía solar de capa fina y competirá con la energía fotovoltaica de CdTe

La energía fotovoltaica de perovskita es una tecnología solar de capa fina emergente que ha despertado un gran interés en el mundo académico y la industria. Esta tecnología funciona de manera similar a las tecnologías fotovoltaicas de CdTe y silicio, pero utiliza un semiconductor basado en perovskita como capa activa. Las perovskitas son una clase de materiales con una estructura cristalina cúbica en forma ABX3. En las perovskitas semiconductoras, el sitio A contiene grandes cationes orgánicos (como metilamonio o formamidinio), el sitio B contiene plomo o estaño, y el sitio X está formado por ionenes haluros.

La fabricación de células solares de perovskita es compatible tanto con el proceso lámina a lámina como con el rollo a rollo, lo que permite una fabricación escalable y automatizada, lo cual es muy atractivo desde el punto de vista financiero. La síntesis de perovskita también requiere materias primas relativamente abundantes y baratas, lo que contribuye a reducir considerablemente los costes de fabricación. IDTechEx prevé que, a finales de la década, el coste de la energía fotovoltaica de perovskita será considerablemente inferior al de otras tecnologías de capa fina alternativas, así como al de la energía fotovoltaica de silicio, lo que acelerará su adopción comercial.

Más allá de las células de perovskita de unión simple, los investigadores están explorando arquitecturas de dispositivos en tándem para aumentar aún más los niveles de eficiencia. Las tecnologías de unión simple, como el silicio, el CdTe o otras capas finas alternativas, se están acercando a un límite de eficiencia teórico de alrededor del 30 %. Para superar esta limitación, las perovskitas pueden integrarse con otros materiales solares para crear células de unión múltiple, que pueden alcanzar eficiencias teóricas de hasta el 43 %. Entre las tecnologías en tándem más prometedoras que están despertando el interés comercial se encuentran la perovskita/silicio y la fotovoltaica totalmente de perovskita. La naturaleza de la fotovoltaica de perovskita hace que su impacto en las propiedades mecánicas generales del dispositivo solar subyacente sea mínimo.

La energía fotovoltaica de perovskita está empezando a entrar en la fase inicial de comercialización, y muchos jugadores del sector la reconocen como el próximo gran avance en la tecnología solar. El rápido ritmo de la innovación, el aumento de la inversión y la expansión prevista del mercado fotovoltaico de perovskita están contribuyendo a impulsar el sector de la energía solar de capa fina. IDTechEx prevé que, para 2035, la energía fotovoltaica de perovskita representará más del 40 % de todas las instalaciones solares de capa fina, lo que supone un cambio importante en el sector.

Autora: Maia Benstead, analista tecnológica de IDTechEx