Paneles solares fotovoltaicos I


Los siguiente es un pequeña review de una serie que vendra (que espero seguir trabajando). Para esta hablaremos de los paneles solares fotovoltaicos netos, de materiales que se estan comercializando actualmente, alguna duda o comentario no duden en la caja comentarios. Sin mas rodeos... ¿Que son los paneles solares fotovoltaicos ?


Estos son dispositivos  que aprovechan la energía  de la radicación solar mediante el efecto fotoeléctrico convirtiéndola en energía eléctrica.  Antes tenemos que hacer una pequeña pausa y saber algunas definiciones.

 ¿ Que es el efecto fotoeléctrico ?

Es un fenómeno en el que las partículas de luz llamadas fotones (singular Fotón), impactan con los electrones de un metal separando sus átomos. El electrón se mueve durante el proceso, dando origen a una corriente eléctrica. Este fenómeno es aprovechado utilizando la energía lumínica del sol transformándola en electricidad.

¿ Que es la unión P-N?

Es la  estructura fundamental de los componentes electrónicos, donde básicamente está compuesta por dos materiales, uno de dopado con electrones tipo N y otro con “ huecos ” tipo P. Entonces al tener una fuente excita los electrones, los libera y provoca un movimiento de electrones, una corriente eléctrica.

Los paneles solares están hechos con un material con una característica llamada  semiconductor, son elementos  que se comportan como un conductor de electricidad o  un aislante de electricidad dependiendo de su composición. Los paneles solares están hechos con semiconductores como el: silicio, arseniuro de galio. 

Ahora bien,  siendo más exactos cuando los rayos de sol reflejan directamente sobre el panel, sus variados componentes llevan su energía a los electrones de los materiales semiconductores  de tal manera que pueden romper la barrera de potencial de la unión P-N, y  al final convertirse energía eléctrica.


Tipos de paneles solares fotovoltaicos


Existen 3 tipos de paneles solares fotovoltaicos:


Celdas monocristalinas, que se cortan de un solo cristal de silicio que son efectivamente una rebanada de un cristal. En apariencia, que tendrá una textura suave y usted será capaz de ver el grosor de la rebanada.Estos son los más eficientes de 14% al 16%, buena relación Wattios per square meter Wp m² (~150 WC/m²), lo que ahorra espacio en caso necesario. Número de fabricantes elevadoy los más caros de producir. También son rígidos y deben ser montados en una estructura rígida para su protección.


 Policristalino (o policristalino) las células son efectivamente una reducción de corte de un bloque de silicio, compuesto de un gran número de cristales. Células cuadradas (con bordes redondeados en el caso de Si monocristalino) que permite un mejor funcionamiento en un módulo,Eficiencia de conversión óptima, alrededor de 100 Wp/m², pero un poco menor que en el monocristalino, posee el lingote más barato de producir que el monocristalino.Poco menos eficiente bajo rendimiento en condiciones de iluminación baja, un poco menos costosa que las células monocristalinas y otra vez deben ser montados en un marco rígido.



     Celdas amorfas, éstas son manufacturadas mediante la colocación de una fina capa de amorfo (no cristalino) de silicio sobre una amplia variedad de superficies. Estos son los menos eficiente y menos costoso de producir de los tres tipos. Debido a la naturaleza
    funciona con una luz difusa baja (incluso en días nublados), es flexible, y si se fabrica sobre una superficie flexible, el panel solar entero puede ser flexible.Un poco menos costosa que otras tecnologías. Rendimiento a pleno sol bajo.

    Una característica de las celdas solares amorfa es que su potencia se reduce con el tiempo, especialmente durante los primeros meses, después de los cuales son básicamente estable.

    Panel de celda amorfa


     

    Eficiencias de Celdas Fotovoltaicos


    A parte de reducir los costos de la producción relativamente complicada y especializada, el reto más importante es aumentar la eficiencia.


    Existe una sana competencia entre instituciones científicas internacionales. En los laboratorios se lograron eficiencias de más de 40%. La gráfica (ubicada al final)  muestra  este proceso (fuente National Renewable Energy Laboratory, NREL). Lamentablemente faltan años, hasta que estos productos de mejor eficiencias sean disponibles comercialmente, ademas de muchos procesos mas, como todo el proceso de marketing, estudios de mercadeo, financiamento , apropacion de partes de los clientes entre muchos otros factores mas.


    Para el uso normal, las celdas monocristalínas son las más eficientes, seguidas por las policristalinas. Mientras los mejores paneles monocristalinos superan ligeramente el 20%, la mayoría de los paneles en producción hoy captan alrededor del 15% de la energía disponible de la luz.


    Los paneles amorfos y otros de capa fina pocas veces superan el 10%. Para usos especiales (por ejemplo satélites y el Mars Rover) se producen módulos de arseniuro de galio (GaAs) que alcanzan una eficiencia de 30% o unen varios elementos (células fotovaltaicos multiunión) superando 40% (vea gráfica).



    Aunque con las placas de capa fina de relativamente poca materia prima se logró reducir el costo de producción, queda cierta inseguridad sobre su durabilidad. Todavía falta suficiente experiencia histórica y junto con algunos problemas desfavorables con la producción y calidad dejan algunas dudas. Mientras las placas mono- y policristalinas son garantizadas de producir 80% de su energía sobre 25 años, todavía no se puede garantizar esta vida con las tecnologías más recientes. Esto afecta directamente la rentabilidad de los sistemas sobre el tiempo y en general favorece a las placas tradicionales de silicio.

    Grafia de las eficiencia de los paneles solares . Fuente:deltavolt.pe/energia-renovable/energia-solar/pvpaneles


    Bibliografia

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    fernando perdomo

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