Celdas solares

8 de julio de 2021
Las celdas fotovoltaicas tienen como tarea transformar la radiación solar en electricidad. ¿Quieres conocer su proceso y funcionamiento? En este artículo recorreremos todos los tipos de celdas fotovoltaicas. Además, después de leer este artículo conocerás que células fotovoltaicas son las más eficientes. Te invitamos a continuar con la lectura.
Artículo escrito por:
Grace Vera
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¿Qué son las celdas fotovoltaicas?

Empecemos por lo básico. Sabes de dónde proviene la palabra fotovoltaico? Esta palabra es una combinación de dos términos. El primero “phos” que proviene del griego y significa “luz” y el segundo “-voltaico” en honor al físico italiano Alejandro Volta, inventor y desarrollador de la pila eléctrica.

Gracias a las celdas fotovoltaicas es posible la transformación directa de la radiación solar en electricidad mediante el efecto fotoeléctrico. Esto se debe a que las celdas solares crean energía eléctrica cuando el sol irradia.

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Funcionamiento de las celdas fotovoltaicas

Seguramente has visto en los tejados de muchas viviendas placas solares fotovoltaicas. ¿Sabes como funcionan? ¿como es posible que las celdas fotovoltaicas produzcan electricidad? Las celdas fotovoltaicas captan fotones de luz y emiten electrones. Cuando estos electrones libres son capturados, se produce el fenómeno de la corriente eléctrica. Sabemos que los rayos solares cambian de acuerdo con las estaciones del año. Aun así, las placas solares fotovoltaicas están fabricadas para tener un buen rendimiento en cualquier época del año.

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Tipos y eficiencia de las celdas solares

En los últimos años, muchas empresas e institutos tecnológicos están investigando para mejorar el rendimiento y eficacia de las placas solares, aportando diferentes soluciones y generando diversos tipos de celdas solares que consigan generar más electricidad. Un ejemplo de ello es la tecnología de las celdas PERC o Passivated Emitter Rear Cell, que ha conseguido un avance importante en el sector solar fotovoltaico.

Normalmente las celdas fotovoltaicas están compuestas por diversas capas:

✓ Capa Emisora:

Capa de silicio que se encuentra en la superficie más sobresaliente de la célula y por ende más expuesta a la radiación solar.

✓ Capa Base:

Capa de silicio que se encuentra en el medio y entra en contacto con la capa emisora y la capa de aluminio.

✓ Capa inferior de aluminio o Back Surface Field:

Es la capa inferior de la celda que tiene como función sellar las celdas fotovoltaicas.

1.- PERC (Passivated Emitter Rear Cell)

Pero las células con tecnología PERC tienen una capa adicional entre la capa base y la capa inferior de aluminio, llamada Capa PERC. Esta capa rebota los electrones que no han sido absorbidos hacia las capas superiores, generando mayor cantidad de electricidad. Las celdas solares con tecnología PERC reflejan su alta eficiencia inclusive en días nublados o en la salida y puesta del sol. Se caracterizan también por su durabilidad en condiciones meteorológicas extremas.

2.- Paneles Bi-faciales (doble cara)

Las celdas de las placas bifaciales son celdas fotovoltaicas sensibles a la radiación capaces de percibir energía solar por ambas caras. Gracias a las células de silicio en la parte superior e inferior de la placa se puede llegar a producir una potencia de salida extra, dado que la placas aprovechan la radiación solar directa y también la reflejada o difusa.

La potencia de salida extra puede llegar a producir hasta un 30% más de energía adicional, pero depende principalmente de la relación entre la energía de la luz que cae en la placa bi-facial y la que se refleja. Es recomendable realizar una instalación profesional de las placas bi-faciales en espacios donde exista un mayor reflejo de la luz solar, para potenciar su eficiencia y productividad.

3.- Paneles Multi Bus bar

Los Busbars son líneas metálicas que tiene la función de transportar la corriente eléctrica producida por las celdas fotovoltaicas, minimizando las perdidas por resistencia. Es decir, estas franjas conectan las células fotovoltaicas autorizando el flujo de electrones de un punto a otro.

Con el paso del tiempo, la tecnología en la fabricación de módulos fotovoltaicos ha ido progresando. El aumento del número de Busbar en las placas solares promueve una mejora en la generación de energía.

Actualmente podemos encontrar fácilmente placas con 4, 5 o más cantidad de “busbar”. Por otro lado, este tipo de tecnología es menos eficiente en comparación a otras tecnologías mencionadas anteriormente. Las busbar son sensibles a los cambios meteorológicos provocando a la larga microrroturas en líneas metálicas y por ende un bajo rendimiento, inutilización de las placas solares o en el peor de los casos producir un incendio.

4.- HIT de Panasonic-Sanyo

La eficiencia se mide a partir de la cantidad de radiación solar que una placa solar transforma en electricidad. Uno de los fabricantes pioneros que ha apostado por la tecnología heterounión es la empresa Panasonic con sus placas solares HIT. Esta técnica constructiva consigue excelentes resultados, y ha sido catalogada como una de las más eficientes del mercado.

Las placas solares con tecnología HIT están fabricadas a partir de una combinación entre una capa de silicio monocristalina y una capa delgada amorfa. Con ello se consigue que la eficiencia de la placa solar este alrededor del 19,5% y 22,5%.

5.- Celdas flexibles

Otro avance tecnológico es la producción de celdas solares flexibles. Estas son aptas para superficies curvas como en auto caravanas, furgonetas, veleros, embarcaciones, carros de golf, yates, etc. Hechas a base de silicio monocristalino, pueden llegar a doblarse hasta un 30%. Las placas solares con celdas flexibles son resistentes a cambios climáticos extremos como altas presiones de viento, cargas de nieve y temperaturas extremas. Estas celdas se caracterizan por su fácil instalación y desinstalación.

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6.- Paneles Dual Glass

Por el tipo de Desarrollo que conlleva, es muy fácil que los confundamos con los bi-faciales. Pero en este caso, las placas Dual Glass, están formadas por dos vidrios, una lámina posterior de vidrio que sustituye a la tradicional lamina de plástico EVA, y mejora el rendimiento ya que el vidrio que sustituye a la EVA no se deteriora como aquella.

¿Pero, por qué se caracterizan estas placas de doble cristal? Las placas Dual Glass tienen una mayor resistencia a fuertes precipitaciones como granizos y tormentas. También algunos fabricantes optan por eliminar el marco. Esto dificulta un poco el montaje ya que se requieren sujeciones especiales para tejados. Aunque por el contrario ofrece varias ventajas. Se facilita la limpieza y se elimina la superficie no captadora que eran los marcos, por lo que, en un mismo tejado, la superficie capadora es mayor con estos paneles sin marco.

7.- Celdas solares orgánicas

Las celdas solares orgánicas, OPV, están fabricadas con materiales con base de carbono. Estas celdas solares usan varios filtros de absorción para configurar dispositivos OPV coloreados o transparentes, en función del uso o lugar de instalación. Es una opción muy atractiva para integrarla en la construcción. Son flexibles y adaptables en cualquier área. Estas celdas solares han conseguido eficiencias del 26%.

8.- Paneles Half Cell

¿Qué es una placa solar Half Cell? La tecnología half-cell se basa en la construcción de placas solares fotovoltaicas con celdas cortadas a la mitad. Estamos acostumbrados a ver celdas fotovoltaicas cuadradas, pero las placas halb-cell se caracterizan por sus celdas rectangulares, por su rendimiento en lugares con poca luz solar y por su resistencia en condiciones meteorológicas extremas como la niebla, amoniaco y granizo.

Tienen un coste menor que los módulos convencionales y pueden llegar a tener una eficiencia de hasta 20,36%. Y gracias a las dimensiones reducidas, las células sufren un menor número de tensiones mecánicas, lo que provoca menos microfisuras, que reduce la eficiencia de las placas solares.

9.- Silicio IBC

También se han desarrollado nuevas técnicas o tecnologías, como las células de silicio IBC (Interdigitated Back Contact) e IBC de tipo N monocristalina. Gracias a su alta pureza de silicio se considera de alta calidad a este tipo de placas solares.De momento es la tecnología más eficiente y confiable del mundo, así como también mucho más resistentes que las células convencionales. En promedio tiene una eficiencia de 20%. Pero, si bien goza de una alta eficiencia, el costo de este es también elevado.

10.- Celda solar de perovskita

Actualmente, estas células solares se encuentran en pleno desarrollo, ocasionando una positiva evolución en la industria fotovoltaica. El mineral perovskita se caracteriza por tener propiedades estructurales y electrónicas, que favorece la fabricación de células fotovoltaicas. Una de sus características es que, para generar un millón de vatios, solo se necesita 35 kg del mineral perovskita, mientras que el silicio necesita 7 toneladas para generar la misma cantidad de vatios. Lo que puede llegar a significar que se fabrique más fácilmente placas solares a base de este mineral a un menor costo. Otra posibilidad es colocar una capa de este mineral sobre las placas de silicio con el fin de aumentar su eficiencia.

A continuación, te dejamos un breve resumen de las tecnologías de las celdas solares y sus características:

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Tipos de las celdas fotovoltaicas

Tecnología

Características

Silicio IBC

⚡ Alto rendimiento y alta calidad

⚡ Precio elevado

Paneles Dual Glass

⚡ Lámina de vidrio sustituye a la lámina de plástico EVA

⚡ Mayor dificultad para la instalación

PERC

⚡ Mejor rendimiento en comparación a los convencionales

Paneles Multi Bus bar

⚡ Gracias a sus líneas metálicas, minimizan las perdidas de resistencia.

⚡ Son sensibles a los cambios meteorológicos

Paneles Bi-faciales

⚡ Capaz de percibir energía solar por ambas caras.

⚡ Aprovechan la radiación solar directa y también la reflejada.

Paneles Half Cell

⚡ Alto rendimiento en lugares con poca luz solar

⚡ Gracias a las dimensiones reducidas, las células sufren menos tensiones mecánicas

HIT

⚡ Combinación entre una capa de silicio monocristalina y una capa delgada amorfa.

Celda flexible

⚡ Aptas para superficies curvas como en auto caravanas, furgonetas, veleros

⚡ Resistentes a cambios climáticos extremos como altas presiones de viento.

Celda solar orgánica

Costes de fabricación muy reducidos

⚡ Muy buenos rendimientos

Celda solar perovskita

⚡ Actualmente en pleno desarrollo, ocasionando una positiva evolución en la industria fotovoltaica.

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