La evaluación del ciclo de vida de la energía fotovoltaica recibe su actualización de datos más completa en más de una década

Los datos fundamentales que sustentan prácticamente todas las evaluaciones creíbles del ciclo de vida (ACV) de la electricidad solar fotovoltaica acaban de recibir su actualización más completa desde 2020 y, en algunos aspectos, su revisión más exhaustiva en más de una década. Un nuevo informe de la Tarea 12 de IEA PVPS, “Inventarios del ciclo de vida de sistemas fotovoltaicos”, proporciona datos de inventario actualizados que abarcan toda la cadena de suministro de silicio cristalino para tecnologías de células TOPCon y PERC, módulos de película delgada de CdTe, inversores string, estructuras de montaje y sistemas de referencia para instalaciones residenciales, comerciales y a gran escala. Los conjuntos de datos están disponibles gratuitamente a través del sitio web de IEA PVPS y del repositorio de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Zúrich, y son totalmente compatibles con la recientemente publicada base de datos federal suiza de evaluación del ciclo de vida (ACV) BAFU:2025, de código abierto.

Para cualquiera que realice o encargue una evaluación del ciclo de vida, una declaración ambiental de producto, una divulgación de finanzas verdes o una evaluación de sostenibilidad vinculada a la adquisición de productos solares fotovoltaicos, este informe es la nueva referencia.

De dónde proceden los datos y por qué son importantes

La pieza central de esta actualización es un amplio y bien documentado conjunto de datos para las cadenas de suministro de silicio monocristalino, elaborado a partir de 83 evaluaciones del ciclo de vida a nivel de fábrica, examinadas y recopiladas a través del programa de licitaciones fotovoltaicas de la ADEME de Francia entre 2022 y 2025. Estos datos se recopilaron originalmente en el contexto del proceso francés de licitación fotovoltaica operado por ADEME y abarcan todas las etapas relevantes de la cadena de suministro de determinadas líneas de producción de módulos fotovoltaicos. El control y la agregación de datos fueron realizados por la École des Mines de Paris, mientras que la revisión de expertos, el análisis, la agregación y la anonimización fueron llevados a cabo por el Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA) dentro del Instituto Francés de Energía Solar (INES) y CERTISOLIS. Francia introdujo criterios de desempeño de carbono en sus licitaciones solares ya en 2013 mediante los marcos CRE2, CRE3, CRE4 y PPE2. Los datos utilizados por la Tarea 12 de IEA PVPS proceden exclusivamente del marco PPE2 y han generado lo que actualmente constituye la mayor base de datos de ACV de fabricación fotovoltaica, verificada de forma independiente y a nivel de fábrica, disponible.

Los 83 conjuntos de datos retenidos tras los controles de selección y coherencia abarcan todas las etapas clave de la cadena de suministro, desde la purificación del polisilicio hasta la producción de lingotes y bloques, el corte de obleas, la fabricación de células, la producción de laminados y el ensamblaje de módulos. En relación con la capacidad mundial de producción, representan aproximadamente el 29% del polisilicio, el 16% de las obleas, el 7% de las células y el 9% de la producción de módulos, cifras que los autores describen como una cobertura de mercado inusualmente elevada para datos públicos de ICV fotovoltaico. De las 83 fábricas evaluadas, 82 están ubicadas en China, lo que refleja la estructura real de la fabricación mundial de silicio cristalino y no un sesgo de selección: China representó aproximadamente el 93% de la producción mundial de polisilicio, el 96% de la producción de obleas, el 90,3% de la producción de células y el 86,1% de la producción de módulos de silicio cristalino en 2024.

El conjunto de datos de CdTe fue proporcionado directamente por First Solar, que representa más del 90% de la producción mundial de módulos de CdTe. Se incluyen tanto las plataformas de módulos Series 6 como Series 7.

Una nota sobre la representatividad

El informe señala que los conjuntos de datos de silicio cristalino “pueden estar ligeramente sesgados hacia cadenas de suministro con menores emisiones de carbono”; la cautela de esa formulación es deliberada y vale la pena conservarla. Las 83 fábricas son en gran medida plantas chinas orientadas a la exportación que pueden utilizar procesos más avanzados y eficientes en el uso de materiales que el promedio mundial más amplio, lo que significa que los datos podrían sobrerrepresentar productos de calidad de exportación en lugar de todo el espectro de la fabricación mundial. Se trata de una limitación de representatividad y no de una selección sesgada de datos de carbono. Aunque los datos de ICV de la Tarea 12 pueden no representar de la mejor manera a los productos fotovoltaicos fabricados para el mercado interno chino o al promedio de producción mundial, son más representativos de la producción orientada a la exportación, que abastece a la mayor parte de la energía fotovoltaica desplegada fuera de China.

De manera crucial, el informe también aborda el principal mecanismo mediante el cual podría introducirse un sesgo de carbono más directo en el conjunto de datos —fabricantes individuales que informan combinaciones eléctricas específicas del sitio más limpias que las de su red nacional— y añade que los inventarios de la Tarea 12 aplican combinaciones eléctricas promedio por país a lo largo de toda la cadena de suministro, independientemente de lo que hayan informado los fabricantes individuales. Esta corrección limita sustancialmente el alcance de cualquier sesgo residual.

La orientación práctica sigue siendo la misma que la proporcionada por el propio informe: los conjuntos de datos son muy adecuados como datos genéricos de referencia, inventarios de cribado y parámetros de referencia armonizados. Para ACV comparativos que involucren fabricantes específicos o decisiones de adquisición, deben utilizarse datos primarios de los productores correspondientes siempre que estén disponibles, y los inventarios de la Tarea 12 deben servir como puntos de referencia y no como sustitutos.

Inventarios basados en simulaciones

Por primera vez, el informe de la Tarea 12 introduce una categoría paralela de datos de ICV modelados en lugar de medidos, desarrollados por Fraunhofer ISE. Estos conjuntos de datos representan un sitio de fabricación simulado y optimizado de silicio monocristalino con una capacidad anual de 5 GWp, que modela procesos de producción avanzados, como la gestión de agua en circuito cerrado, la valorización de residuos y una contabilidad detallada de la infraestructura. Abarcan tanto la tecnología de células PERC como TOPCon e incluyen escenarios para estrategias de producción circular: un escenario de residuos revalorizados, un escenario de descarga líquida mínima para PERC y un escenario de reciclaje de agua de enjuague para TOPCon.

La importancia práctica es considerable: en comparación con los conjuntos de datos industriales del período 1999-2006 que sustentaban los ACV anteriores, la instalación simulada muestra reducciones del impacto ambiental de entre el 11,7% y el 94,3% en 14 de las 15 categorías de impacto evaluadas mediante la metodología de Huella Ambiental de la UE. Los autores subrayan que los conjuntos de datos simulados y medidos no son intercambiables y no deben utilizarse como si fueran equivalentes. Pero para estudios prospectivos —como la evaluación de hojas de ruta tecnológicas, el análisis de escenarios futuros de fabricación o la prueba de estrés de supuestos de adquisición— los datos de Fraunhofer ISE proporcionan un complemento valioso a los inventarios medidos por la industria. Y, de hecho, el ICV simulado se compara muy estrechamente con el ICV empírico en las puntuaciones agregadas de impacto ambiental, lo que aumenta la confianza en ambos conjuntos de datos.

Transiciones tecnológicas reflejadas en los datos

El cambio de PERC a TOPCon como tecnología dominante de células de silicio cristalino es central en esta actualización. TOPCon, que utiliza una capa ultradelgada de óxido de túnel y contactos pasivados de polisilicio dopado para lograr mayores eficiencias de conversión, está reemplazando rápidamente a PERC en la fabricación china. El informe supone eficiencias del 21,7% para módulos PERC de tipo p y del 23,2% para módulos TOPCon de tipo n, reflejando los promedios comerciales de 2024. Dentro de la fabricación de TOPCon, el informe distingue entre las rutas de deposición LPCVD y PECVD para la capa de contacto pasivado de polisilicio, que presentan diferentes perfiles de consumo de energía y gases.

El silicio multicristalino no aparece en absoluto en la actualización, dado que la tecnología prácticamente ha desaparecido del mercado y, por lo tanto, queda relegada al anexo. Los conjuntos de datos de CIGS y de tándem perovskita-silicio tampoco se actualizan, aunque estos últimos se señalan como una prioridad para su inclusión una vez que estén disponibles datos de fabricación a escala comercial, con una entrada al mercado prevista ya para 2027.

La arquitectura del sistema de referencia también ha sido revisada. El anterior sistema residencial de referencia de 3 kWp —durante mucho tiempo un estándar en la comunicación sobre ACV fotovoltaico— ha sido sustituido por un sistema residencial de 10 kWp, reflejando la tendencia al alza en los tamaños reales de las instalaciones en los principales mercados. El tamaño promedio de los sistemas residenciales aumentó de 2,65 kW en Australia en 2012 a 9,7 kW en 2024; en Estados Unidos, el tamaño mediano de los sistemas residenciales aumentó de 5,2 kW en 2011 a 7,4 kW en 2023. El informe ahora abarca tres sistemas de referencia: un sistema residencial sobre cubierta de 10 kW, uno comercial sobre cubierta de 250 kW y un sistema a gran escala montado en suelo de 10 MW.

Prioridades para futuras actualizaciones

La sección de perspectivas del informe establece un conjunto ordenado de prioridades para el próximo ciclo de revisión, distinguiendo entre las áreas de mayor urgencia y aquellas de urgencia comparativamente menor.

La máxima prioridad es la revisión continua de los datos de fabricación de silicio cristalino, que sigue siendo el principal factor determinante de los impactos ambientales de la generación mundial de electricidad fotovoltaica. A pesar de las mejoras sustanciales que esta edición aporta para TOPCon y PERC, el mercado se está diversificando rápidamente: se prevé que futuras actualizaciones incluyan heterounión de silicio, células de contacto posterior y variantes avanzadas de TOPCon tan pronto como estén disponibles datos industriales representativos. Los inventarios a nivel de módulo también deberán actualizarse para reflejar los cambios continuos en el tamaño de las obleas, su espesor, las pérdidas por corte, el consumo de plata, la interconexión de células y la creciente prevalencia de diseños de módulos vidrio-vidrio y sin marco.

La segunda prioridad son las tecnologías emergentes de relevancia comercial, sobre todo la energía fotovoltaica tándem de perovskita-silicio, que sigue ausente de los inventarios actualizados a la espera de los datos de producción a escala comercial que se esperan una vez que la tecnología entre al mercado.

Los conjuntos de datos del balance del sistema constituyen la tercera prioridad, con especial atención a los sistemas a gran escala, cada vez más diseñados con seguidores de un eje, formatos de módulos más grandes y mayores relaciones CC/CA. El BOS para sistemas sobre cubierta se señala explícitamente como una prioridad para la próxima revisión.

Para la industria fotovoltaica y el ecosistema más amplio de desarrolladores, financiadores, responsables de políticas y profesionales de la sostenibilidad que dependen del ACV para evaluar y comunicar los argumentos ambientales a favor de la energía solar fotovoltaica, este informe proporciona el conjunto de datos de referencia más creíble y documentado con mayor transparencia disponible actualmente.

El informe completo y sus correspondientes tablas de ICV están disponibles aquí.

Autores: Garvin Heath, Matthias Stucki, Michael Götz y Nouha Gazbour

Editor de textos: Ignacio Landivar

La Task 12 de IEA PVPS tiene como objetivo cuantificar el perfil ambiental de los sistemas fotovoltaicos en relación con otras tecnologías energéticas y abordar cuestiones críticas de medioambiente, salud, seguridad y sostenibilidad para respaldar el crecimiento del mercado.