Penchev znany jest polskim kibicom, a w PlusLidze występował do tej pory przez 9 sezonów. Polską przygodę rozpoczął w 2012 roku w Kielcach, gdzie wstąpił w szeregi miejscowego Effectora. Później bronił barw jeszcze kilku klubów z kraju nad Wisłą, m.in. Asseco Resovii Rzeszów, PGE Skry Bełchatów czy Aluronu CMC Warty Zawiercie.

Nikolay Penchev ma na swoim koncie sporo osiągnięć – jest srebrnym medalistą Mistrzostw Bułgarii, dwukrotnym zdobywcą Superpucharu Polski (2013, 2017). Oprócz tego dwa razy został Mistrzem Polski (2015, 2018) i cztery razy plasował się na drugim miejscu tych rozgrywek (2014, 2016, 2017, 2019). Z rzeszowską drużyną zdobył także srebrny medal siatkarskiej Ligi Mistrzów (2015).

To kolejne wzmocnienie Stali na pozycji przyjmującego, która była słabym punktem zespołu w minionym sezonie. Oprócz Pencheva do klubu z Nysy dołączyli m.in. Kamil Kwasowski i Kamil Dębski.