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El costo de los paneles solares ha disminuido en más del 99% desde la década de 1970, lo que permite la adopción generalizada de sistemas fotovoltaicos que convierten la luz solar en electricidad. Un nuevo estudio del MIT perfora las innovaciones específicas que permitieron reducciones de costos tan dramáticas, revelando que los avances técnicos en una red de diversos esfuerzos e industrias de investigación desempeñaron un papel fundamental. La investigación aparece en Plos One.
Los hallazgos podrían ayudar a las compañías de energía renovable a tomar decisiones de inversión de I + D más efectivas y ayudar a los formuladores de políticas a identificar áreas para priorizar el crecimiento de la fabricación y la implementación.
El enfoque de modelado de los investigadores muestra que las innovaciones clave a menudo se originaron fuera del sector solar, incluidos los avances en la fabricación de semiconductores, metalurgia, fabricación de vidrio, perforación de petróleo y gas, procesos de construcción e incluso dominios legales.
“Nuestros resultados muestran cuán intrincado es el proceso de mejora de los costos y cuántos avances científicos y de ingeniería, a menudo en un nivel muy básico, están en el corazón de estas reducciones de costos. Se extrajo muchos conocimientos de los diferentes dominios e industrias, y esta red de conocimiento es lo que hace que estas tecnologías mejoren estas tecnologías”, dice la autora senior de estudios Jessika Trancik, profesora en el instituto de MIT para datos, sistemas y sistemas.
Trancik se une al documento por los autores co-líder Goksin Kavlak, un ex estudiante graduado de IDS y postdoc que ahora es asociado de energía superior en el Grupo Brattle; Magdalena Klemun, ex estudiante graduada de IDSS y postdoc que ahora es profesora asistente en la Universidad Johns Hopkins; ex postdoc de MIT Ajinkya Kamat; así como Brittany Smith y Robert Margolis del Laboratorio Nacional de Energía Renovable.
Identificación de innovaciones
Este trabajo se basa en modelos matemáticos que los investigadores desarrollaron previamente que descubren los efectos de las tecnologías de ingeniería en el costo de los módulos y sistemas fotovoltaicos (PV).
En este estudio, los investigadores tenían como objetivo profundizar aún más en los avances científicos que impulsaron esos costos.
Combinaron su modelo de costo cuantitativo con un análisis detallado y cualitativo de innovaciones que afectaron los costos de los materiales del sistema fotovoltaico, los pasos de fabricación y los procesos de implementación.
“Nuestro modelo de costo cuantitativo guió el análisis cualitativo, lo que nos permite mirar de cerca las innovaciones en áreas que son difíciles de medir debido a la falta de datos cuantitativos”, dice Kavlak.
Sobre la base de trabajos anteriores que identifican los impulsores de costos clave, como el número de células solares por módulo, eficiencia de cableado y área de oblea de silicio, los investigadores realizaron una exploración estructurada de la literatura para innovaciones que probablemente afecten a estos impulsores.
A continuación, agruparon estas innovaciones para identificar patrones, revelando grupos que redujeron los costos al mejorar los materiales o prefabricando componentes para racionalizar la fabricación e instalación. Finalmente, el equipo rastreó los orígenes y el tiempo de la industria para cada innovación, y consultó a los expertos en dominios para concentrarse en las innovaciones más significativas.
En total, identificaron 81 innovaciones únicas que afectaron los costos del sistema fotovoltaico desde 1970, desde mejoras en vidrio recubierto antirreflectante hasta la implementación de interfaces de permisos totalmente en línea.
“Con las innovaciones, siempre puede ir a un nivel más profundo, hasta cosas como las técnicas de procesamiento de materias primas, por lo que fue un desafío saber cuándo detenerse. Tener ese modelo cuantitativo para fundamentar nuestro análisis cualitativo realmente ayudó”, dice Trancik.
Eligieron separar los costos del módulo fotovoltaico de los llamados costos de equilibrio del sistema (BOS), que cubren cosas como sistemas de montaje, inversores y cableado.
Los módulos fotovoltaicos, que están conectados juntos para formar paneles solares, se producen en masa y se pueden exportar, mientras que muchos componentes BOS se diseñan, construyen y se venden a nivel local.
“Al examinar las innovaciones tanto a nivel BOS como dentro de los módulos, identificamos los diferentes tipos de innovaciones que han surgido en estas dos partes de la tecnología PV”, dice Kavlak.
Los costos de BOS dependen más de las tecnologías blandas, elementos no físicos, como los procedimientos de permisos, que han contribuido significativamente menos a la mejora del costo pasado de PV en comparación con las innovaciones de hardware.
“A menudo, se trata de retrasos. El tiempo es dinero, y si tiene demoras en sitios de construcción y procesos impredecibles, eso afecta estos costos de equilibrio de los sistemas”, dice Trancik.
Las innovaciones como el software de permiso automatizado, que marca los sistemas que cumplen con el código para la aprobación de la vía rápida, muestran promesa. Aunque aún no se cuantifica en este estudio, el marco del equipo podría apoyar el análisis futuro de su impacto económico e innovaciones similares que racionalizan los procesos de implementación.
Industrias interconectadas
Los investigadores encontraron que las innovaciones de las industrias semiconductores, electrónica, metalurgia y petrolera desempeñaron un papel importante en la reducción de los costos de PV y BOS, pero los costos de BOS también se vieron afectados por las innovaciones en la ingeniería de software y las utilidades eléctricas.
Los factores de no innovación, como las ganancias de eficiencia de la compra a granel y la acumulación de conocimiento en la industria de la energía solar, también redujeron algunas variables de costo.
Además, mientras que la mayoría de las innovaciones de paneles fotovoltaicos se originaron en organizaciones de investigación o industria, muchas innovaciones de BOS fueron desarrolladas por gobiernos municipales, estados de EE. UU. O asociaciones profesionales.
“Sabía que estaba sucediendo muchas cosas con esta tecnología, pero la diversidad de todos estos campos y cuán vinculados están, y el hecho de que podemos ver claramente esa red a través de este análisis, fue interesante”, dice Trancik.
“PV estuvo muy bien posicionado para absorber las innovaciones de otras industrias, gracias al momento adecuado, la compatibilidad física y las políticas de apoyo para adaptar las innovaciones para las aplicaciones fotovoltaicas”, agrega Klemun.
El análisis también revela el papel que podría desempeñar una mayor potencia informática para reducir los costos de BOS a través de avances como sistemas de revisión de ingeniería automatizada y software de evaluación de sitios remoto.
“En términos de efectos indirectos del conocimiento, lo que hemos visto hasta ahora en PV realmente puede ser el comienzo”, dice Klemun, señalando el papel en expansión de la robótica y las herramientas digitales impulsadas por la IA para impulsar futuras reducciones de costos y mejoras de calidad.
Además de su análisis cualitativo, los investigadores demostraron cómo esta metodología podría usarse para estimar el impacto cuantitativo de una innovación particular si uno tiene los datos numéricos para conectarse a la ecuación de costos.
Por ejemplo, el uso de información sobre los precios de los materiales y los procedimientos de fabricación, estiman que el aserrado de cables, una técnica que se introdujo en la década de 1980, condujo a una disminución general del costo del sistema fotovoltaico de $ 5 por vatio al reducir las pérdidas de silicio y aumentar el rendimiento durante la fabricación.
“A través de este análisis retrospectivo, aprende algo valioso para la estrategia futura porque puede ver lo que funcionó y lo que no funcionó, y los modelos también pueden aplicarse prospectivamente. También es útil saber qué sectores adyacentes pueden ayudar a apoyar la mejora en una tecnología particular”, dice Trancik.
En el futuro, los investigadores planean aplicar esta metodología a una amplia gama de tecnologías, incluidos otros sistemas de energía renovable. También quieren estudiar más tecnologías suaves para identificar innovaciones o procesos que podrían acelerar las reducciones de costos.
“Aunque el proceso de innovación tecnológica puede parecer una caja negra, hemos demostrado que puede estudiarlo como cualquier otro fenómeno”, dice Trancik.
Más información: PLoS One (2025). Doi: 10.1371/journal.pone.0320676
Proporcionado por el Instituto de Tecnología de Massachusetts
Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, la innovación y la enseñanza.
Cita: Las innovaciones sorprendentemente diversas pueden conducir a paneles solares dramáticamente más baratos (2025, 11 de agosto) recuperados el 11 de agosto de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-08-diverse-heaper-solar-panels.html
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