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Celdas fotovoltaicas

Las CELDAS FOTOVOLTAICAS son el componente fundamental de los paneles solares, y son las encargadas de generar la electricidad mediante un proceso llamado efecto fotovoltaico.

Se fabrican con un material semiconductor llamado silicio, son el corazón de los paneles solares fotovoltaicos.

¿Que son las celdas fotovoltaicas?

CELDAS FOTOVOLTAICAS

A continuación mencionamos una definicion de celula.Las células solares son un dispositivo creado en base a un material llamado silicio, tienen forma cuadrada y cunado se unen varias células solares forman un panel solar

¿Cómo funcionan las celdas fotovoltaicas?

a solar

A continuación analizaremos el funcionamiento celula fotovoltaica de manera sencilla .
En general, una célula solar está hecha de silicio. El silicio es un semiconductor y consta de dos capas que están separadas entre sí por un aditivo químico. Esto asegura que pueda surgir una diferencia de voltaje en la interfaz.
Debido a que el funcionamiento de energia solar fotovoltaica es muy complejo, lo explicamos aquí en 5 simples pasos:

  1. La luz del sol entra en contacto con el silicio.

En el momento en que la luz solar entra en contacto con el silicio, se crea una corriente eléctrica. Por lo tanto, las células solares también se denominan células fotovoltaicas. Fotos significa luz en griego y el voltio es la unidad de voltaje eléctrico.

  1. Se liberan electrones.

La corriente eléctrica se crea porque el material es silicio semiconductor. Esto significa que las conexiones nucleares pueden romperse fácilmente. Cuando esto sucede, se liberan electrones, lo que hace que el material sea conductor.

  1. Activación de carga negativa

Esto significa que los electrones liberados dejan un agujero que puede llenarse con un electrón vecino. En este caso, se crea una carga positiva a través del orificio y el electrón crea una carga negativa. En principio, la operación es la misma que con una batería normal. Sin embargo, el proceso de los paneles solares se activa porque los fotones en la luz solar aseguran que se active la carga negativa. La carga negativa puede entonces “saltar” a la carga positiva.

  1. Convierta la energía en electricidad para su hogar

Por supuesto, desea poder utilizar la electricidad generada por la célula solar en su hogar. El paso cuatro del proceso se encarga de esto. Lo que se requiere para esto es un inversor. El panel solar envía la energía generada al inversor, que luego transforma esta corriente continua (CC) en corriente alterna (CA). Luego se envía a la caja de fusibles. Desde aquí, se envía energía a los electrodomésticos que usa.

  1. Red

Si se produce un excedente de electricidad, el medidor de electricidad retrocede. De esta manera, usted suministra electricidad a la red eléctrica y puede ganar dinero con ella. Este proceso se llama compensación .

Diferentes tipos de celdas fotovoltaicas

Los paneles solares vienen en muchas formas y tamaños diferentes. Además de las diferencias en tamaño y grosor, también es importante investigar qué celda fotovoltaica están incorporadas en un panel solar. Esto afecta la eficiencia de su panel solar. Hay tres tipos diferentes de células solares:

  • Células solares monocristalinas
  • Células solares policristalinas
  • Células solares amorfas

En el artículo a continuación, puede leer sobre las diferencias entre estos tipos de células solares.

TipoBeneficiosContras
Células solares monocristalinasAlta eficienciaCostoso
Células solares policristalinasAsequibleMenos potencia pico alta
Células solares amorfasAsequibleBaja eficiencia

Celda fotovoltaica monocristalinas

La celula solar fotovoltaica en un panel solar monocristalino están hechas de silicio mineral. Una célula solar monocristalina se produce a partir de un cilindro de silicio que se corta en rodajas finas. Debido al proceso de producción especial, los cristales se enfrentan de la misma manera y el rendimiento es óptimo.

Sin embargo, la producción de células solares monocristalinas es costosa, lo que significa que los precios promedio de estas células solares son más altos que los precios de los otros dos tipos de células solares.

Celda fotovoltaica policristalinas

Una célula solar policristalina también consiste en silicio. Sin embargo, este silicio simplemente se derrite y se vierte en la forma correcta. Como no se realiza más procesamiento en él, este silicio se solidifica en la forma en que se moldea.

Como resultado, los cristales no están alineados en una dirección y, por lo tanto, la eficiencia de dicha célula solar es menor que una célula solar monocristalina (en promedio del 2% al 3%). Sin embargo, el precio favorable por Watt Peak (Wp) hace que los paneles de polietileno sean muy populares, especialmente entre los clientes que tienen suficiente espacio en su embarcación.

Celdas fotovoltaicas amorfas

El tercer tipo de célula solar es la célula solar amorfa. Este tipo de célula solar también se conoce como la célula solar de película delgada porque se usa una capa de silicio significativamente más delgada en estas células solares. Estas células solares son, por lo tanto, a menudo las más baratas de las tres.

Sin embargo, el rendimiento de las células solares amorfas también es el menor, por lo que necesita una superficie mucho más grande en comparación con un panel mono o policristalino. Por lo tanto, los paneles solares amorfos no se usan con frecuencia en aplicaciones móviles.

¿Quién inventó las celdas fotovoltaicas?

La energía solar es una de la formas de energía inagotable con la que cuenta la tierra. El filósofo griego Aristóteles ya reconoció este efecto y descubrió cómo construir casas de tal manera que el calor solar pudiera utilizarse de manera óptima.

Los romanos también reconocieron el poder del sol y desarrollaron ‘Heliocamini’, un espacio acristalado que se utilizaba como una especie de horno solar. ¿Pero cómo surgieron los paneles solares? Puedes leer la historia de los paneles solares aquí en breve.

El descubrimiento: convertir la luz solar en electricidad

celula fotovoltaica

Para la historia de los paneles solares, volvemos a alrededor de 1839 . Entonces el físico francés Antoine César Becquerel descubrió el llamado efecto “fotovoltaico”. Primero se descubrió que la luz solar podía convertirse en electricidad. 50 años después , se fabricó una de las primeras células fotoeléctricas, que sirvió de base para los paneles solares tal como los conocemos hoy.

Sin embargo, la primera celula solar fotovoltaica no era tan poderosa como las que conocemos hoy en día, solo podían convertir del 1 al 2 por ciento de la luz solar en energía. Las células solares tardaron muchas décadas en producir suficiente rendimiento para ser de interés para el uso privado. Se alcanzó un pico en 1999 , con una célula solar con una eficiencia fotovoltaica del 36 por ciento.

¿Qué dimensiones tienen las celdas fotovoltaicas?

Las celdas fotovoltaicas que se comercializan hoy tienen un espesor entre 0.25 y 0.35 mm y consisten en silicio mono o policristalino, dependiendo de su pureza, generalmente son cuadradas y aplanadas en sus vértices, con un área entre 100 y 225 m².

¿Cuántos voltios generan las celdas fotovoltaicas?

Con condiciones especiales (una radiación de 1 Kw / m² a una temperatura de 25º C), estos dispositivos pueden producir una corriente entre 3 y 4 A (amperios), un voltaje de 0.5 V (voltios) y una potencia de 1, 5 a 2 Wp (punto de vatios);

Como puede ver, esta producción es muy pequeña pero agrupando varios de ellos, podemos aumentar estos valores. Formando los  paneles solares fotovoltaicos .

¿Cómo se dividen las clases de celdas fotovoltaicas?

A continuación veremos como se dividen las celulas solares según su eficiencia y materiales con las que se fabrican.

Células de primera generación : fabricadas con placas de silicio de alta pureza, de aproximadamente 0,2 mm de espesor. Requieren mucho trabajo y energía. Entre ellos distinguimos:

  • células de silicio monocristalino (mayor eficiencia, mayor precio)
  • células de silicio policristalino, multicristalino
  • células de crema amorfas (menor eficiencia, menor precio)

Células de segunda generación : fabricadas en forma de una capa semiconductora muy fina, la denominada “Película delgada”. El grosor de la capa es de solo 0,001-0,002 mm. Además, los métodos de fabricación de células de segunda generación son más baratos y requieren menos energía. Los más populares en esta categoría son:

  • células de telururo de cadmio CdTe aprox.10% de eficiencia
  • células hechas de una mezcla de cobre, indio, galio, selenio abreviado CIGS del 11 al 15%
  • Células Grätzel DSSC (célula solar sensibilizada por colorante) con una eficiencia del 7 al 10%
  • células de silicio amorfo y microcristalino aprox.7-10%
  • Las células orgánicas de polímeros registran hasta un 7,6% en promedio hasta un 5%

Células de 1ª generación : las clásicas. Estas células se basan en la unión pn de silicio tradicional, producida a partir de silicio cristalino muy puro (99,99999) en forma de obleas de aproximadamente 200-300 micrómetros de espesor. Se caracterizan por una “alta” eficiencia, generalmente del 17 al 22%, así como por altos costos de producción. Principalmente debido al alto costo del silicio y la relativamente baja automatización de la producción (muchos trabajos son realizados por un empleado calificado) La cuota de mercado actual es aproximadamente del 82%.

Células de segunda generación : también construidas sobre la base de una unión PN, pero no de silicio cristalino, sino, por ejemplo, de telururo de cadmio (CdTe), una mezcla de cobre, indio, galio, selenio (CIGS) o silicio amorfo. Su rasgo característico es el espesor muy pequeño de la capa semiconductora absorbente de luz, que suele oscilar entre 1-3 micrómetros.

Debido a la reducción significativa en el consumo de semiconductores, son mucho más baratos de producir y todo el proceso está más automatizado. La principal desventaja de las células de la generación II es su menor eficiencia que las de la generación I, que, dependiendo de la tecnología, oscila entre el 7 y el 15%. La cuota de mercado actual es aproximadamente del 18%.

Células de tercera generación : carecen de la unión PN necesaria para la producción de células fotovoltaicas con el uso de semiconductores tradicionales. Actualmente, las células de 3ª generación incluyen tecnologías muy diferentes, pero los trabajos más avanzados son sobre células DSSC y células orgánicas con el uso de polímeros. La gran ventaja de las celdas de segunda generación es el bajo costo y la simplicidad de producción. El principal obstáculo para su popularización es su baja eficiencia, que oscila alrededor de un pequeño porcentaje. La cuota de mercado actual de las células de tercera generación no supera el 0,5%.