Módulos fotovoltaicos – el principio de funcionamiento de las células fotovoltaicas.
Módulos fotovoltaicos – el principio de funcionamiento de las células fotovoltaicas.
Módulos fotovoltaicos – el principio de funcionamiento de las células fotovoltaicas.
Alimentar elementos de iluminación del hogar o incluso coches eléctricos con energía solar, gracias al uso de células fotovoltaicas, es habitual en la actualidad. Esto no significa, sin embargo, que todos, incluidos los usuarios de dichas instalaciones, conozcan cómo funcionan estas instalaciones y qué procesos se encargan de convertir la energía solar en electricidad. Este artículo responde a la mayoría de sus preguntas.
- Fotovoltaica - conceptos básicos
- Cómo funciona un panel solar
- Tipos de células fotovoltaicas
- ¿De qué depende la cantidad de electricidad generada?
- Paneles fotovoltaicos en el catálogo de TME
¿Qué es la fotovoltaica?
La energía fotovoltaica es una tecnología que convierte la radiación solar en electricidad mediante el uso de paneles fotovoltaicos e inversores de DC a AC, todo para alimentar los receptores de energía conectados a la red o almacenar energía en baterías para su uso posterior. Este es el enfoque más simple y estrecho del problema, por lo que vale la pena adoptar una perspectiva un poco más amplia y retroceder un poco en el tiempo, a los inicios de la tecnología.
El mismo término "fotovoltaica" muestra que es una ciencia que se ocupa de la conversión de la energía solar en electricidad, lo que dio lugar a un importante campo de la tecnología presente en los países más desarrollados. Paralelamente a la fotovoltaica, se han desarrollado muchas otras tecnologías relacionadas con la obtención de energía a partir de fuentes de energía renovables, pero la energía solar es el método más importante y aún líder de obtención de energía “gratuita” e inagotable. Vale la pena darse cuenta de que la energía solar podría reemplazar completamente las fuentes de energía de las minas, lo que reduciría significativamente la cantidad de contaminantes liberados a la atmósfera. Sin embargo, uno de los requisitos clave de esta tecnología se interpone en el camino: la necesidad de una gran área generada por el tamaño de los propios paneles fotovoltaicos.
El principio de funcionamiento de las células fotovoltaicas
El proceso de conversión de la energía solar en electricidad, que tiene lugar en las capas internas de la célula, comienza debajo de la capa reflectante, donde hay dos placas de silicio: la superior es un conductor negativo, hecho de silicio con una mezcla de fósforo. El inferior es un conductor positivo y está hecho de silicio con una mezcla de boro. Cuando un fotón golpea un átomo de silicio, golpea un electrón fuera de su lugar y lo obliga a moverse, y como hay tantos fotones y tales golpes de gracia, los electrones intentan emparejarse con las vacantes de los electrones vecinos previamente eliminados, y como resultado, comienzan a circular entre las placas, generando el movimiento de una carga eléctrica. Sin embargo, el campo eléctrico en la interfaz de las capas positiva y negativa de silicio separa los pares electrón-hueco, lo que da como resultado el orden del movimiento de los electrones y la aparición de un voltaje eléctrico.
Célula con silicio policristalino de la oferta Cellevia Power
Este proceso se conecta fácilmente a la red eléctrica local, pero primero es necesario conectar un inversor a la instalación, que convierte la corriente continua en corriente alterna. El silicio se utiliza aquí como material básico para la construcción de células fotovoltaicas, porque la energía de un fotón corresponde a la energía necesaria para mover un electrón en un átomo de silicio. Aunque el silicio puro no es el semiconductor óptimo, combinado con fósforo y boro se convierte en la mejor solución. También han aparecido en el mercado paneles fabricados con otros materiales como cadmio combinado con telurio, cobre, indio, galio y selenio. Sin embargo, independientemente de los elementos que se utilicen, los paneles fotovoltaicos siempre están formados por células fotovoltaicas, que son las unidades más pequeñas y se pueden conectar en serie o en paralelo.
Los tipos más importantes de células fotovoltaicas
Actualmente, existen básicamente dos tipos básicos de células fotovoltaicas en el mercado. Estos son:
- células (paneles) a base de silicio (monocristalino, policristalino y amorfo) – definitivamente dominante en términos de cuota de mercado,
- células (paneles) hechas de otros elementos (CdTe y CIGS).
Panel de silicio monocristalino Cellevia Power
Los paneles en base silicona son los más habituales en el mercado, por su sencilla construcción y alta eficiencia, que en el caso de paneles monocristalinos alcanza el 17-23%, y en el caso de los paneles policristalinos ronda el 14-18%. Los paneles monocristalinos tienen la mayor eficiencia, pero también son los más caros. Están hechos de placas de silicona en forma de círculo, luego cortadas en forma de cuadrado con las esquinas cortadas. Paneles policristalinos (14-18% de eficiencia) están hechos de silicio multicristalino, en forma de bloque prensado con una superficie no uniforme, cortado en delgadas placas cuadradas de color azul. Los paneles amorfos esmerilados están hechos de silicio muy barato y no cristalizado, lo que da como resultado una menor eficiencia (8-10%), pero también el precio más bajo.
El segundo grupo de células fotovoltaicas incluye aquellas hechas de elementos distintos al silicio. Estos incluyen células CdTe y células CIGS, que se caracterizan por un espesor insignificante de la capa fotovoltaica y una menor eficiencia en comparación con los paneles basados en silicio.
Los paneles CdTe son una sola célula con un espesor de varias micras, hechos de telururo de cadmio y alcanzan una eficiencia ligeramente menor (10-12%) en comparación con los paneles CdTe (12-14%), hechos a base de cuatro elementos: cobre, indio, galio y selenio.
Qué afecta a la eficiencia de las células fotovoltaicas
Aunque los fabricantes de células fotovoltaicas no suelen revelar los detalles de sus procesos de fabricación debido a secretos comerciales, se puede suponer que la calidad de estas células se ve afectada decisivamente por las condiciones de corte de los cristales y bloques de cuarzo, así como por las condiciones de crecimiento de cristales monocristalinos. La calidad también está influenciada por factores tales como las condiciones de molienda de las baldosas y la limpieza, ventilación y temperatura de las salas donde se llevan a cabo los procesos clave. Sin embargo, la forma más sencilla es comparar la eficiencia y el rendimiento de paneles idénticos de diferentes proveedores, que dependen en gran medida de la calidad de los procesos de fabricación y los materiales utilizados en la producción. Para hacer esto de la manera más objetiva posible, deben probarse en condiciones reales idénticas, que están constantemente bajo la influencia de varios factores, comunes a todos los paneles (células) que participan en dicha prueba.
Sin embargo, independientemente de que se realice un ensayo comparativo o un análisis del uso real de las instalaciones fotovoltaicas, los factores básicos que influyen en sus resultados finales son siempre el mismo grupo de factores:
- superficie del tejado,
- pendiente del tejado en relación con los rayos del sol,
- estación del año, lo que se traduce en la intensidad de la insolación,
- tiempo de absorción de la luz solar, contado en horas,
- y la temperatura de las propias células durante su funcionamiento.
Este último factor es bastante molesto porque la eficiencia de las células comienza a disminuir cuando su temperatura alcanza un cierto valor límite, y esto suele ocurrir en días muy calurosos y soleados. Por lo tanto, es una paradoja menor, porque esos días son los más intensivos en energía solar. Los otros factores mencionados anteriormente, incluida la falta de sombra en el lugar donde funcionan los paneles, también afectan directamente la cantidad de electricidad obtenida. La época del año también es importante, ya que en primavera y verano el número de días soleados es mayor, y la intensidad de los rayos solares es máxima, lo que unido al adecuado ángulo de inclinación de las células permite obtener mucha Mejores resultados.
Una célula en miniatura de la gama Panasonic
Células fotovoltaicas en la oferta de TME
El catálogo de células fotovoltaicas que ofrece TME a sus clientes incluye productos de tres conocidas marcas: Panasonic, Green Power y Cellevia Power, donde las del primer fabricante son minicélulas amorfas para uso interno (relojes, pequeña electrónica), mientras que las de los otros dos fabricantes son células monocristalinas y policristalinas de mayor tamaño para uso externo.