Tamaño y cuota de mercado de la energía solar fotovoltaica (FV), por tecnología (silicio cristalino y película delgada); tipo de instalación (montaje en tierra, en azoteas y FV flotante); usuario final (residencial, comercial, industrial y empresas de servicios públicos); componente (módulos solares, inversores, sistema auxiliar, sistemas de almacenamiento de energía y seguidores solares) - Análisis global de la oferta y la demanda, previsiones de crecimiento, informe estadístico 2026-2036

Perspectivas del mercado de energía solar fotovoltaica (FV):

El mercado de la energía solar fotovoltaica (FV) alcanzó un valor de 979.900 millones de dólares en 2025 y se prevé que supere los 2,24 billones de dólares en 2036, con una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 7,63% durante el período de previsión, es decir, de 2026 a 2036. En 2026, se estima que el tamaño de la industria de la energía solar fotovoltaica será de 1,07 billones de dólares.

Mapeo de la cadena de suministro:

Dinámica de la fabricación y el comercio de componentes en países clave

El mercado de la energía solar fotovoltaica es un pilar fundamental de la generación de electricidad limpia y representa el objetivo de lograr una transición energética sostenible y cero emisiones netas para 2050. La cadena de suministro fotovoltaica comienza con el refinamiento del silicio policristalino o polisilicio, derivado del silicio de grado metalúrgico (MGS) y del silicio cristalino (c-Si). Aproximadamente el 96 % de los envíos mundiales de módulos fotovoltaicos en 2020 utilizaron tecnología c-Si, que se obtiene fundiendo trozos de polisilicio en lingotes, cortándolos en obleas delgadas y convirtiendo estas obleas en células y módulos fotovoltaicos. Otros módulos fotovoltaicos utilizan tecnología de telururo de cadmio (CdTe), con una mayor adopción en EE. UU. (16 % frente al 4 % a nivel mundial), mientras que el c-Si representa el 84 % restante.

Dinámica de la cadena de suministro fotovoltaico en EE. UU.:

El mercado de la energía solar fotovoltaica desempeña un papel fundamental en los esfuerzos de Estados Unidos por reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y minimizar el impacto del cambio climático. Décadas de innovación y reducciones significativas de costos han convertido a la energía fotovoltaica en una de las formas más asequibles de generación de electricidad. En cuanto a la desvinculación del suministro de materias primas de China y su influencia en el sector manufacturero estadounidense, el país se esfuerza por internalizar la cadena de suministro fotovoltaica. Estados Unidos cuenta con una capacidad de producción de módulos de CdTe de película delgada que no depende de la obtención de materias primas de China. Más del 16 % de las instalaciones de módulos de CdTe son suministradas por una sola empresa estadounidense que también produjo un tercio de esos módulos en Estados Unidos. Dado el ritmo al que la economía avanza hacia la descarbonización, es improbable que cualquier tecnología alternativa, incluido el CdTe, pueda reemplazar por completo la generación de electricidad convencional antes de 2050.

La energía solar representó el 5 % del aumento de la capacidad de generación de energía en 2010, y para 2024, su participación aumentó al 58 %, lo que representa la impresionante cifra de 36,4 GW de los 62,8 GW de electricidad total generada en EE. UU. (casi el doble de los 18,4 GW de 2023). Como se muestra en el siguiente gráfico, se estima que, en un escenario sin cambios, los envíos globales alcanzarán los 200 GWdc para 2030, y en un escenario de descarbonización global, podrían superar los 500 GWdc para ese mismo año.

Producción nacional de materias primas, lingotes y obleas en 2022

La descarbonización de la electricidad en EE. UU. requerirá una aceleración significativa en el despliegue anual de energía fotovoltaica. Bajo un escenario de descarbonización agresivo, se espera que las instalaciones solares se cuadrupliquen para 2030 en comparación con los 19 GWdc de 2020. Según SEIA, en 2023 se instalaron 40,3 GWdc de capacidad fotovoltaica, lo que eleva la capacidad acumulada a 186,5 GWdc. Si bien la adopción está aumentando, la energía solar representó solo el 5,6 % de la generación total de electricidad y el 11,2 % de la capacidad neta de verano en 2023. Alrededor de 22 estados generaron al menos el 5 % de su electricidad a partir de energía solar, con California a la cabeza con un 28,2 %. Paralelamente, el despliegue de almacenamiento de energía está aumentando rápidamente, con 26,0 GWh o 8,8 GWac añadidos a la red en 2023, lo que marca un aumento interanual del 34 %. De cara al futuro, se prevé que los envíos mundiales de energía fotovoltaica alcancen los 200 GWdc en un escenario de continuidad de las tendencias actuales, mientras que una vía de descarbonización total podría impulsar las instalaciones más allá de los 500 GWdc para 2030, lo que pone de relieve la magnitud del crecimiento necesario para cumplir los objetivos climáticos.

Estrategias, acciones y recomendaciones:

El Crédito Fiscal a la Producción (PTC) y el Crédito Fiscal a la Inversión (ITC) constituyen las principales políticas marco en Estados Unidos. Sin embargo, el cambio más significativo en las políticas de apoyo directo se implementó en 2022 con la introducción de la Ley de Reducción de la Inflación (IRA), una ley federal que amplía los préstamos, las subvenciones y los créditos fiscales. Esto ha sido fundamental para la fabricación e instalación de sistemas fotovoltaicos, tanto a pequeña como a gran escala, de manera socialmente equitativa. La ley ha autorizado inversiones por valor de 370 mil millones de dólares, y el Fondo de Reducción de Gases de Efecto Invernadero (GEI) de la EPA de Estados Unidos ha asignado 7 mil millones de dólares en subvenciones.

La IRA ofrece los siguientes incentivos para la producción de energía solar:

Fuente: Plataforma Europea de Tecnología e Innovación para la Energía Fotovoltaica

Resumen de los créditos fiscales aplicables a PV dentro del ámbito de IRA. MPTC = Crédito Fiscal a la Producción Manufacturera, PTC = Crédito Fiscal a la Producción, ITC = Crédito Fiscal a la Inversión, GHG = Gas de Efecto Invernadero

Fuente: Plataforma Europea de Tecnología e Innovación para la Energía Fotovoltaica

El ensamblaje de módulos de c-Si comenzó en EE. UU. en 2018 utilizando células importadas, y para 2020, se ensamblaron 4,3 GWdc de módulos fotovoltaicos, un 24 % más que en 2019. Este crecimiento fue impulsado principalmente por la duplicación estratégica de la capacidad de producción de First Solar. A medida que la demanda de energía fotovoltaica continúa creciendo, surgirán más oportunidades para impulsar la fabricación nacional. Tras las restricciones a las importaciones implementadas en 2021, potencialmente atribuibles a empresas con sede en China, se fortalecerá inevitablemente la cadena de suministro fotovoltaica de EE. UU. Algunas de las empresas de polisilicio más destacadas del país incluyen Hemlock, con sede en Michigan (con una capacidad de producción anual de 35 000 TM); Wacker (con 20 000 TM) que opera en Tennessee; REC Silicon (con una planta de 16 000 TM en Washington y una planta con capacidad de 4000 TM en Montana), y Mitsubishi, con sede en Alabama (con 1500 TM). Hemlock, REC y Wacker recibieron créditos fiscales en virtud de la Sección 48C, lo que posteriormente contribuyó a la expansión de la capacidad de producción de polisilicio.

Fuente: EIA

Según la EIA, las ventas minoristas de electricidad en Estados Unidos alcanzaron los 3.861 mil millones de dólares, un aumento notable con respecto a los 66 mil millones de dólares de 2022. Las ventas minoristas comprenden las importaciones netas, es decir, las importaciones menos las exportaciones de electricidad de México y Canadá.

Ventas de electricidad a clientes minoristas de electricidad en EE. UU. y porcentaje de las ventas totales (2023)

Análisis comparativo de la capacidad de fabricación de componentes fotovoltaicos:

Un análisis descendente de la producción de polisilicio

El polisilicio de alta pureza se obtiene generalmente mediante el refinado de silicio metalúrgico, que se utiliza para fabricar obleas solares, siliconas, semiconductores y aleaciones de aluminio. Para garantizar el suministro y los niveles de pureza, los proveedores de MGS suelen integrar verticalmente sus procesos y poseen una parte significativa de las minas de cuarzo. Además, el procesamiento de MSG suele ser intensivo en energía, por lo que es fundamental producirlo en lugares con fuentes de electricidad abundantes y asequibles, como Malasia, Noruega, Estados Unidos y la región de Xinjiang en China. Actualmente, China domina el mercado de la energía solar fotovoltaica con más del 70 % de la capacidad de producción mundial de MGS, y diez empresas chinas representan el 35 % de la capacidad nacional, mientras que las cinco principales concentran aproximadamente el 25 %.

Fuente: Departamento de Energía de EE. UU.

Producción y comercio mundial de c-Si y CdTe:

Más del 75 % de los módulos de c-Si y CdTe importados por Estados Unidos en 2020 procedían de solo tres países del sudeste asiático: Vietnam, Malasia y Tailandia, y el resto de Corea del Sur. Estos países del sudeste asiático dependen en gran medida de una cadena de suministro china. En 2020, Estados Unidos tenía una capacidad operativa limitada para la producción de células solares de silicio. Sin embargo, la fabricación de componentes en Estados Unidos cobró impulso y resultó fundamental para el creciente aumento de la demanda solar en el país. Según la SEIA, en 2019 se instalaron 8,6 GW, lo que representa un crecimiento interanual del 21 %.

Fuente: Actualización de NREL (Smith et al. 2021)

Debido a las deficiencias en la cadena de suministro global de energía fotovoltaica, como los altos costos de capital y mano de obra, prácticamente todas las materias primas y componentes de silicio cristalino se importan a los países occidentales desde el sudeste asiático. Estos costos de importación añaden alrededor del 11 % a los gastos totales de fabricación. Un fortalecimiento de la cadena de suministro nacional de energía fotovoltaica reduciría significativamente estos costos. Existen vías para reducir la diferencia de costos mediante la automatización en las líneas de ensamblaje de obleas y lingotes. En febrero de 2024, First Solar anunció sus planes de invertir 10 mil millones de dólares en película delgada de cadmio-tetracloroetileno en EE. UU. Las cifras retrospectivas de 2023 añadieron 2.750 millones de dólares en valor a la capacidad de producción de módulos, 900 millones de dólares en valor económico y 2 mil millones de dólares en producción.

Lingotes y obleas

Diez empresas chinas fabricaron el 98% del total de obleas solares en 2020, de las cuales tres empresas —LONGi, GCL y Zhonghuan— acapararon el 71% de la capacidad producida. Entre 2016 y 2020, estas empresas aumentaron su capacidad conjunta de 29 GWdc (29% de la capacidad global) a 173 GWdc (58% de la capacidad global). Esta tendencia fue seguida por el rápido crecimiento de la cuota de mercado de los módulos fotovoltaicos monocristalinos. Además, a siete provincias chinas se les asignó una capacidad de producción de obleas de 10 GWdc. Cabe destacar que Jiangsu, ubicada al norte de Shanghái, representó el 28% de la capacidad total de obleas de China, mientras que fuera de China, Asia Oriental aportó 10 GWdc de la capacidad global de obleas. La empresa china Jinko Solar anunció sus planes para construir una planta de obleas e lingotes de 7 GWdc en Vietnam. El objetivo es optimizar las operaciones de producción de células en Malasia y el ensamblaje de módulos en Estados Unidos. La empresa declaró que el proyecto se inició en 2020 para sortear las restricciones comerciales estadounidenses sobre la importación de materiales. Esta expansión estratégica subraya los esfuerzos de la empresa por construir una cadena de suministro sólida, adaptándose a la dinámica cambiante del comercio.

Módulo y celdas

Desde la implementación de los nuevos créditos fiscales para la fabricación, se ha producido una importante afluencia de inversiones para construir y expandir toda la cadena de suministro de módulos solares, incluyendo lingotes, módulos, obleas y células. Antes de la entrada en vigor de los incentivos federales a la fabricación, existía una capacidad aproximada de 16,6 GW o 41 500 TM/año de polisilicio y 7 GW/año de capacidad de módulos. La fabricación de células se trasladó al país por primera vez desde 2019, y se espera que la capacidad adicional de células entre en funcionamiento a finales de 2025. Hasta la fecha, se ha producido un fuerte crecimiento en la producción de módulos, pasando de 7 GW antes de los créditos fiscales federales a la fabricación a 44,4 GW en diciembre de 2024, lo que supone un aumento de más del 500 %.

La cadena de suministro total de módulos en EE. UU., incluyendo proyectos operativos, en construcción y anunciados, alcanzó un valor estimado de 81,6 GW. El establecimiento de la cadena de suministro de módulos fotovoltaicos es un proceso lento debido a los plazos de conformidad, los permisos, la construcción y la puesta en marcha. Cuanto más arriba se encuentre la etapa en la cadena de suministro, mayor será el tiempo de construcción. Se prevé que las nuevas ampliaciones de fábricas continúen durante los próximos años.

El crecimiento exponencial del mercado de la energía solar fotovoltaica está influyendo positivamente en el mercado mundial de semiconductores solares fotovoltaicos. En 2022, estos dispositivos fueron el 33.º producto más comercializado del mundo, con un volumen total de comercio de 87.700 millones de dólares. Entre 2021 y 2022, el mercado de semiconductores fotovoltaicos/fotosensibles/LED creció un 21,9 %, pasando de 72.000 millones de dólares a 87.700 millones de dólares, lo que representa el 0,37 % del comercio mundial total.

Crecimiento anual del comercio mundial de dispositivos semiconductores fotovoltaicos y LED.

Fuente: OEC

Comercio mundial de dispositivos semiconductores fotovoltaicos/LED

Fuente: OEC

Fin de vida útil (EOL) de los sistemas fotovoltaicos

El creciente interés en la descarbonización de las redes eléctricas ha impulsado proporcionalmente la generación y el almacenamiento de energía solar en todo el mundo. A modo de ejemplo, para cumplir con los objetivos de descarbonización, Estados Unidos debe instalar 30 GWac cada año entre 2025 y 2030. En 2021 se instalaron 19 GW de capacidad solar, y la capacidad acumulada en Estados Unidos alcanzó los 100 GW. Esto indica que la instalación de nuevos sistemas probablemente aumentará a un ritmo acelerado en los próximos años.

Si bien la vida útil de un sistema fotovoltaico es de aproximadamente 25 a 35 años, algunos componentes, incluidos los módulos, ya se encuentran en el flujo de residuos. Además, los módulos llegan al final de su vida útil debido a daños climáticos, defectos de fabricación o errores de instalación. El volumen anual de módulos fotovoltaicos al final de su vida útil alcanzará hasta el 12 % de los residuos electrónicos municipales anuales en EE. UU. para finales de 2050. El 99 % de los materiales de los módulos fotovoltaicos no son peligrosos y el 95 % son totalmente reciclables con las tecnologías disponibles. Esto sienta una base sólida para métodos de manejo de materiales al final de su vida útil seguros y de bajo impacto. Actualmente, los procesos de manejo de materiales al final de su vida útil no favorecen el reciclaje. El costo del reciclaje de módulos fotovoltaicos para los generadores de residuos es de entre 15 y 45 dólares por módulo, lo que es significativamente superior a la tarifa de vertedero de entre 1 y 5 dólares por módulo. Esto, a su vez, probablemente tendrá un impacto en las políticas federales y estatales sobre cómo se procesan los residuos.

Fuente: IRENA

Cobertura del plan de acción

En junio de 2021, la Oficina de Tecnologías de Energía Solar (SETO) publicó una solicitud de información (RFI) para recabar opiniones de la comunidad de gestión de residuos fotovoltaicos sobre los principales desafíos en el procesamiento al final de su vida útil (EOL). Las respuestas, las entrevistas con expertos y las revisiones bibliográficas se utilizaron para identificar posibles áreas de investigación que permitan optimizar las prácticas de EOL de los sistemas fotovoltaicos. Las respuestas destacaron la importancia de las políticas en la gestión de EOL y el desarrollo de tecnologías de separación para mejorar la recuperación de materiales.

Tras analizar las aportaciones de las partes interesadas sobre los desafíos más comunes en el diseño de hardware, la recopilación y el análisis de datos, y la identificación del papel del Departamento de Energía (DOE) en la gestión del final de su vida útil, SETO puso en marcha en 2021 un plan de acción quinquenal.

El plan del programa plurianual 2021 se estableció a partir del taller sobre el fin de la vida útil de los sistemas fotovoltaicos (PV EOL) de 2021 y los comentarios recibidos en respuesta a la solicitud de información (RFI). Se centra en los siguientes facilitadores de una economía circular:

• Recopilación y análisis de datos: Basándonos en el volumen y la gestión de residuos modelados, resulta evidente la necesidad de una recolección, clasificación, transporte y recuperación de materiales realistas. SETO tiene como objetivo establecer una base de datos independiente con 10 MW de datos de fin de vida útil de plantas fotovoltaicas recopilados para finales de 2025 e implementar estándares de datos integrales. Además, los datos no confidenciales estarán disponibles públicamente para las comunidades de gestión de residuos, energía solar y políticas públicas.
• Desarrollo de hardware e investigación de procesos: SETO hace hincapié en la mejora de la eficiencia en el uso de materias primas y energía para, a su vez, minimizar los recursos necesarios para procesar los materiales al final de su vida útil y extender la vida útil de los componentes. Recomienda que el acero, el cobre y el aluminio se vendan a los mercados de chatarra de energía solar fotovoltaica al final de su vida útil. Sin embargo, la recuperación de plata de la metalización y la separación de polímeros y compuestos, incluidas las láminas posteriores, son algunas de las áreas donde la recuperación de materiales puede resultar compleja. Se espera que la investigación para mejorar la tasa de recuperación, minimizando al mismo tiempo los costos asociados, contribuya a transformar la economía del reciclaje de energía solar fotovoltaica.