paper celdas fotovoltaicas

8/19/2019 Paper Celdas Fotovoltaicas

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CELDAS FOTOVOLTAICASMATERIALES, TIPOS, MODELOS Y PROCESOS DE FABRICACIÓN

JACQUELINNE MARISOL GARCÍA CANTORAL

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA, FACULTAD DE INGENIERÍACONSERVACIÓN Y USO EFICIENTE DE LA ENERGÍAGUATEMALA, GUATEMALA

[email protected]

RESUMEN

La energía solar, en su formamás básica, es la radiación generadapor el sol que llega a la Tierra en formade luz y calor. Esta energía puede serconvertida a una forma utilizable pormedios artificiales. Los dos tiposprincipales de energía solar: laelectricidad solar y la energía solartérmica.

Para la primera, la energíaprocedente del sol se convierte enelectricidad, mientras que la segunda,se usa para calentar un fluido aalta temperatura. Para la investigacióntomaremos la primera tipología, quenormalmente se convierte para un nivelresidencial con celdas fotovoltaicaspara producir electricidad.

Ambientalmente la energíasolar no produce contaminación parala generación de energía, y puedeayudar a limitar los costos de energíatanto residencial como comercial.

Palabras clave: energía, sistema,fotovoltaico, celdas, electricidad.

I. INTRODUCCIÓN

La energía que procede del sol,

representa directa o indirecta casi toda laenergía que usamos. Los combustiblesfósiles existen gracias a la fotosíntesis,que convirtió la radiación solar en las plantas y animales de las que se formaronel carbón, gas y petróleo1.

En invernaderos, viviendas y otroslocales, se aprovecha el sol para calentarel ambiente. Algunos diseños

arquitectónicos buscan aprovechar almáximo este efecto y controlarlo para poder restringir el uso de calefacción o deaire acondicionado. El aprovechamientodirecto de la energía del sol se hace dediferentes formas:

Calentamiento directo de locales: por el sol.

Acumulación del calor solar: Se

hace con paneles o estructurasespeciales colocadas en lugaresexpuestos al sol, como los tejados delas viviendas, en los que se calientaalgún fluido que se almacena el calor

1 http://www.tecnun.es/asignaturas/Ecologia/Hipertexto/07Energ/150EnSolar.htm#POBLACION

mailto:[email protected]:[email protected]


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en depósitos. Se usa, sobre todo, paracalentar agua y puede suponer unimportante ahorro energético sitenemos en cuenta que en un paísdesarrollado más del 5% de la energía

consumida se usa para calentar agua. Generación de electricidad: Se puede generar electricidad a partir dela energía solar por varios procedimientos. Este tipo de sistemasno son muy difundidos a nivelcomercial debido a que la fabricaciónde las celdas solares que conformanlos paneles (principales componentesdel sistema fotovoltaico) requierenactualmente un elevado costo de

inversión inicial a diferencia de lossistemas convencionales.

Además la eficiencia media en laactualidad es de un 10 a un 15%, aunquealgunos prototipos experimentales lograneficiencias de hasta el 30%. Por esto senecesitan grandes extensiones si se quiere producir energía en grandes cantidades.

II. GENERALIDADES.

Hay diferentes dispositivos deconversión directa de energía solar enenergía eléctrica, como los convertidorestermoeléctricos, los termoiónicos y losfotovoltaicos.

Entre ellos, destaca la conversiónfotovoltaica, ya que es la única que hademostrado su eficacia en aplicaciones

terrestres a gran escala y constituye uncamino muy prometedor hacia la potenciaelectro-solar.

Los sistemas fotovoltaicos permiten latransformación de la luz solar en energíaeléctrica, es decir, la conversión de una

partícula con energía lumínica (fotón) enenergía electromotriz (voltaica) “Fig. 1”.

Cuando la energía lumínica incide enla célula fotoeléctrica, existe un

desprendimiento de electrones delos átomos que comienzan a circularlibremente en el material2.

Figura 1.Efecto fotoeléctrico3

A. Historia 4

El término fotovoltaico se comenzó a

usar en Inglaterra desde el año 1849. Elefecto fotovoltaico fue reconocido por primera vez en 1839 por el físico francésBecquerel, pero la primera célula solar nose construyó hasta 1883. Su autor fueCharles Fritts, quien recubrió una muestrade selenio semiconductor con un pan deoro para formar el empalme.

2 http://es.wikipedia.org/wiki/Conversi%C3%B3n_f otovoltaica3 http://ocw.unia.es/fisica/origen-y-control-de-las-radiaciones-en-el-medio/materiales/ud2/unidad-didactica-2/skinless_view4 http://paneles-fotovoltaicos.blogspot.Com

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Sistema_fotovoltaico&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Luz_solarhttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fot%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_lum%C3%ADnicahttp://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_solarhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electroneshttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Conversi%C3%B3n%20_http://es.wikipedia.org/wiki/Conversi%C3%B3n%20_http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Electroneshttp://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_solarhttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_lum%C3%ADnicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fot%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Luz_solarhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Sistema_fotovoltaico&action=edit&redlink=1


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Este primitivo dispositivo presentabauna eficiencia de sólo un 1%. En 1905Albert Einstein dio la explicación teóricadel efecto fotoeléctrico.

Russell Ohl patentó la célula solarmoderna en el año 1946, aunque SvenAson Berglund había patentado, conanterioridad, un método que trataba deincrementar la capacidad de las célulasfotosensibles.

B. Primeras apli caciones

Desde su aparición en la industria

aeroespacial en 19585

, se ha convertidoen el medio más fiable para suministrarenergía eléctrica en los vehículosespaciales.

La energía solar fotovoltaica hadesarrollado un gran número deaplicaciones terrestres.

La primera instalación comercial deeste tipo se realizó en Japón en 1966, enel faro de la isla Ogami “Fig. 2”, permitiendo sustituir el uso de gas deantorcha por una fuente eléctricarenovable y autosuficiente.

Se trató del primer faro del mundoalimentado mediante energía solarfotovoltaica, y fue crucial para demostrarla viabilidad y el potencial de esta fuentede energía.

5 http://www.ambientum.com/enciclopedia_ medioambiental/energía/Conversion_fotovoltaica.asp

Figura 2.

Primeros usos terrestres de la energíasolar fotovoltaica6

Las células fotovoltaicas son lasúnicas que poseen una absorción ópticamuy alta y una resistencia eléctrica, losuficientemente baja como para poderconvertir la energía solar en energía útilde modo económico. Gracias a que hayuna amplia elección de semiconductorescon el intervalo apropiado de absorciónespectral, podemos seleccionar unmaterial apropiado que abarque elespectro solar.

III. CONVERSIÓN DE LUZSOLAR EN ENERGÍA

ELÉCTRICA

Los principales procesos deinteracción de los fotones son: Efectofotoeléctrico (para bajas energías), EfectoCompton (para energías intermedias), yProducción de pares (altas energías).Cada uno de estos efectos es

predominante en un determinadointervalo de energías del fotón incidente.

6 http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_solar_fotovoltaica#cite_note-69

http://es.wikipedia.org/wiki/Industria_aeroespacialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Industria_aeroespacialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Veh%C3%ADculo_espacialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Veh%C3%ADculo_espacialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Jap%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Gashttp://www.ambientum.com/enciclopedia_http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_http://www.ambientum.com/enciclopedia_http://es.wikipedia.org/wiki/Gashttp://es.wikipedia.org/wiki/Jap%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Veh%C3%ADculo_espacialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Veh%C3%ADculo_espacialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Industria_aeroespacialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Industria_aeroespacial


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A. Efecto fotoeléctr ico

Es el proceso por el cual se liberanelectrones de un material por la acción dela radiación solar. Proceso en el que el

fotón incidente es absorbido por el átomocon el que interacciona, su energía E =h f = h ν es transferida a un electróncortical (fotoelectrón), que escapa conuna energía dada por (1):

(1)

Fue descubierto y descrito por Heinrich Hertz en 1887, al observarque el arco que salta entre dos electrodos

conectados a alta tensión alcanzadistancias mayores cuando se ilumina conluz ultravioleta que cuando se deja en laoscuridad.

La explicación teórica fue hecha por Albert Einstein, quien publicó en1905 el revolucionario artículo“Heurística de la generación y conversión

de la luz”, basando su formulación de lafotoelectricidad en una extensión deltrabajo sobre los cuantos de Max Planck.

Más tarde Robert AndrewsMillikan pasó diez años experimentando para demostrar que la teoría de Einsteinno era correcta, para finalmente concluirque sí lo era.

B.

Transferencia de Electrones

En principio, todos los electrones son

susceptibles de ser emitidos por efectofotoeléctrico. En realidad los que mássalen son los que necesitan menos energía para ser expulsados y, de ellos, los másnumerosos “Fig.3”.

Figura 3.

Diagrama de transferencia de electrones(efecto fotoeléctrico)7

En un metal, los electrones másenergéticos están en la banda deconducción. En un semiconductor de tipo N, son los electrones de la banda deconducción los que son más energéticos.En un semiconductor de tipo P también, pero hay muy pocos en la banda deconducción. En la actualidad losmateriales fotosensibles más utilizadosson, aparte de los derivadosdel cobre (ahora en menor uso), el silicio, que produce corrientes eléctricas

mayores.

IV. SISTEMAS DEFABRICACIÓN PARA

PANELES FV

A. Fabricación

Generalmente se elaboran de silicio,el elemento que es el principal

componente de la sílice (el material de laarena “Fig. 4”).

7 http://en.wikipedia.org/wiki/File:Photoelectric_eff ect.png

http://es.wikipedia.org/wiki/Heinrich_Rudolf_Hertzhttp://es.wikipedia.org/wiki/Albert_Einsteinhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cuantohttp://es.wikipedia.org/wiki/Max_Planckhttp://es.wikipedia.org/wiki/Robert_Andrews_Millikanhttp://es.wikipedia.org/wiki/Robert_Andrews_Millikanhttp://es.wikipedia.org/wiki/Banda_de_conducci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Banda_de_conducci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Siliciohttp://es.wikipedia.org/wiki/Siliciohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Banda_de_conducci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Banda_de_conducci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Robert_Andrews_Millikanhttp://es.wikipedia.org/wiki/Robert_Andrews_Millikanhttp://es.wikipedia.org/wiki/Max_Planckhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cuantohttp://es.wikipedia.org/wiki/Albert_Einsteinhttp://es.wikipedia.org/wiki/Heinrich_Rudolf_Hertz


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Figura 4.

Proceso de fabricación8

1)

Primera fase: obtención del

silicio .

A partir de las rocas ricas en cuarzo(formadas principalmente por SiO2, muyabundantes en la naturaleza) y medianteel proceso de reducción con carbono, seobtiene Silicio con una purezaaproximada del 99%, que no resultasuficiente para usos electrónicos y que sesuele denominar Silicio de gradometalúrgico.

2) Segunda fase: cri stal ización .

Una vez fundido el Silicio, se inicia lacristalización a partir de una semilla.Dicha semilla es extraída del siliciofundido, este se va solidificando de formacristalina, resultando, si el tiempo essuficiente, un monocristal.

3) Tercera fase: obtención deobleas .

El proceso de corte tiene granimportancia en la producción de lasláminas obleas a partir del lingote, ya quesupone una importante pérdida dematerial (que puede alcanzar el 50%). El

8 http://www.electricidad-gratuita.com/produccion-celda-fvh-fv4.html

espesor de las obleas resultantes suele serdel orden de 2-4mm.

4) Cuarta fase: fabricación de lacélula y los módulos .

Una vez obtenida la oblea, es

necesario mejorar su superficie, que presenta irregularidades y defectosdebidos al corte, además de retirar de lamisma los restos que puedan llevar(polvo, virutas), mediante el procesodenominado decapado. Con la oblealimpia, se procede al texturizado de lamisma (siempre para célulasmonocristalinas, ya que las células

policristalinas no admiten este tipo de procesos), aprovechando las propiedadescristalinas del Silicio para obtener unasuperficie que absorba con más eficienciala radiación solar incidente.

Posteriormente se procede ala formación de una unión PN mediantedeposición de distintos materiales(compuestos de fósforo para las partes N

y compuestos de boro para las partes P,aunque normalmente, las obleas ya estándopadas con boro), y su integración en laestructura del silicio cristalino.

El siguiente paso es la formación delos contactos metálicos de la célula, enforma de rejilla en la cara iluminada porel Sol, y continúo en la cara posterior. Laformación de los contactos en la cara

iluminada se realiza mediante técnicasserigráficas, empleando más recientemente la tecnología láser para obtenercontactos de mejor calidad y rendimiento.

El contacto metálico de la cara sobrela cual incide la radiación solar suele


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tener forma de rejilla, de modo que permita el paso de la luz y la extracciónde corriente simultáneamente. La otracara está totalmente recubierta de metal.Una célula individual normal, con un área

de unos 75cm2 y suficientementeiluminada es capaz de producir unadiferencia de potencial de 0.4V y una potencia de 1W.

Finalmente, puede procederse a añadiruna capa antirreflexiva sobre la célula,con el fin de mejorar las posibilidades deabsorción de la radiación solar. Una vezconcluidos los procesos sobre la célula, se

procede a su comprobación, previamentea su encapsulado, interconexión ymontaje en los módulos “Fig. 5”.

Figura 5.

Panel fotovoltaico9

Si instalamos 36 celdas solares

caseras en serie formamos un panel solarel cual nos estará generando poco más de60 volts. No parece que sea mucho, peroesta potencia se canalizara a las baterías

9 http://www.ujaen.es/investiga/solar/07cursosolar/home_main_frame/03_celula/01_basico/3_celula_ 05.htm

que se utilizarán principalmente paraencender luces y pequeñoselectrodomésticos por unas pocas horasdespués del anochecer.

En la medida que vayamosintegrando más paneles solares a la red, podremos ir generando mayor energíahasta igualar el consumo de energía quese tiene y a partir de ese momento serautosuficientes energéticamentehablando.

B. Tipos de paneles fotovoltai cos

1) En función de los materiales:

Existen diferentes tipos de paneles

solares en función de los materiales

semiconductores y los métodos de

fabricación que se empleen. Los tipos de

paneles solares que se pueden encontrar

en el mercado son:

Silicio Puro monocristalino:

Basados en secciones de una barra

de silicio perfectamente cristalizado enuna sola pieza “Fig. 6”. En laboratorio se

han alcanzado rendimientos máximos del

24,7% para éste tipo de paneles siendo en

los comercializados del 16%.

Figura 6.

Panel solar monocristalino10

10 http://www.sitiosolar.com/los-paneles-solares-fotovoltaicos/

http://panelessolarescaseros.net/http://panelessolarescaseros.net/http://panelessolarescaseros.net/http://www.sitiosolar.com/wp-content/uploads/2014/01/panel-monocristalino.jpghttp://panelessolarescaseros.net/


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2) Silicio puro policristalino:

Los materiales son semejantes a los

del tipo anterior aunque en este caso el

proceso de cristalización del silicio es

diferente. Los paneles policristalinos se basan en secciones de una barra de silicio

que se ha estructurado desordenadamente

en forma de pequeños cristales “Fig. 7”.

Son visualmente muy reconocibles por

presentar su superficie un aspecto

granulado. Se obtiene con ellos un

rendimiento inferior que con los

monocristalinos (en laboratorio del 19.8%

y en los módulos comerciales del 14%)

siendo su precio también más bajo.

Figura 7.

Panel solar policristalino11

Por las características físicas del

silicio cristalizado, los paneles fabricados

siguiendo esta tecnología presentan un

grosor considerable. Mediante el empleo

del silicio con otra estructura o de otros

materiales semiconductores es posible

conseguir paneles más finos y versátiles


que permiten incluso en algún caso su

adaptación a superficies irregulares.

Son los denominados paneles de

lámina delgada.

Así pues, los tipos de paneles delámina delgada son:

Silicio amorfo- (TFS):

Basados también en el silicio, pero a

diferencia de los dos anteriores, este

material no sigue estructura cristalina

alguna. Paneles de este tipo son

habitualmente empleados para pequeños

dispositivos electrónicos (Calculadoras,

relojes) y en pequeños paneles portátiles.

Su rendimiento máximo alcanzado en

laboratorio ha sido del 13% siendo el de

los módulos comerciales del 8%.

Teluro de cadmio:

Rendimiento en laboratorio 16% y en

módulos comerciales 8%.

Arseniuro de Galio:Es uno de los materiales más

eficientes y presenta un rendimiento en

laboratorio del 25.7% siendo los

comerciales del 20%.

Diseleniuro de cobre en indio:

Con rendimiento en laboratorio

próximo al 17% y en módulos

comerciales del 9%.Existen también los llamados

paneles Tándem que combinan dos tipos

de materiales semiconductores distintos.

Debido a que cada tipo de material

aprovecha sólo una parte del espectro

http://www.sitiosolar.com/wp-content/uploads/2014/01/panel-solar-policristalino2.jpg


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electromagnético de la radiación solar,

mediante la combinación de dos o tres

tipos de materiales es posible aprovechar

una mayor parte del mismo. Con este tipo

de paneles se ha llegado a lograrrendimientos del 35%. Teóricamente con

uniones de 3 materiales podría llegarse

hasta rendimientos del 50%

La mayoría de los módulos

comercializados actualmente están

realizados de silicio monocristalino,

policristalino y amorfo “Fig. 8”. El resto

de materiales se emplean paraaplicaciones más específicas y son más

difíciles de encontrar en el mercado.

Figura 8.

Detalles constructivos12

Mención especial merece una nueva

tecnología que está llamada arevolucionar el mundo de la energía solar

12 http://www.cleanergysolar.com/2011/08/17/tutorial-solar-fotovoltaica-%E2%80%93-componentes-del-sistema-fotovoltaico-2-el-panel-o-generador-solar-fotovoltaico/

fotovoltaica. Se trata de un nuevo tipo de

panel solar muy fino, muy barato de

producir y que según dicen sus

desarrolladores presenta el mayor nivel de

eficiencia de todos los materiales. Estenuevo tipo de panel está basado en

el Cobre Indio Galio Diselenido

(CIGS) y se prevé que en un futuro no

muy lejano, debido a su competitiva

relación entre producción de

energía/costo pueda llegar a sustituir a los

combustibles fósiles en la producción de

energía.2. En función de la forma:

También es posible clasificar los

tipos de paneles en función de su forma.

Empleándose cualquiera de los materiales

antes comentados se fabrican paneles en

distintos formatos para adaptarse a una

aplicación en concreto o bien para lograr

un mayor rendimiento .Algunos ejemplos

de formas de paneles distintos del clásico

plano son:

Paneles con sistemas de

concentración:

Un ejemplo de ellos es el modelo

desarrollado por una marca española, el

cual mediante una serie de superficies

reflectantes concentra la luz sobre los paneles fotovoltaicos. Actualmente se

investiga en sistemas que concentran la

radiación solar por medio de lentes. La

concentración de la luz sobre los paneles

solares es una de las vías que están


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desarrollando los fabricantes para lograr

aumentar la efectividad de las células

fotovoltaicas y bajar los costes “Fig. 9”.

Imagen 9.

Panel con sistema de Concentración13

Paneles de formato “teja o

baldosa”:

Estos paneles son de pequeño tamaño y

están pensados para combinarse en gran

número para así cubrir las grandes

superficies que ofrecen los tejados de las

viviendas “Fig. 10”. Aptos para cubrir

grandes demandas energéticas en los quese necesita una elevada superficie de

captación.

Figura 10.

Panel de formato teja13

Paneles bifaciales “Fig. 11”:


Basados en un tipo de panel capaz de

transformar en electricidad la radiación

solar que le recibe por cualquiera de sus

dos caras. Para aprovechar

convenientemente esta cualidad se colocasobre dos superficies blancas que reflejan

la luz solar hacia el reverso del panel.

Figura 11.

Sistema de panel bifacial13

3) Sistemas de seguimiento solar :

En los sistemas solares

fotovoltaicos existe la posibilidad de

emplear elementos seguidores del

movimiento del Sol que favorezcan yaumenten la captación de la radiación

solar. Existen tres tipos de soporte para

los colectores solares:

Colocación sobre soporte

estático:

Soporte sencillo sin movimiento.

Dependiendo de la latitud de lainstalación y de la aplicación que se

quiera dar se dotan a los paneles de la

inclinación más adecuada para captar la

mayor radiación solar posible. Es el

http://www.sitiosolar.com/wp-content/uploads/2014/01/panel-con-reflectantesreducido3.pnghttp://www.sitiosolar.com/wp-content/uploads/2014/01/paneles-bifaciales.pnghttp://www.sitiosolar.com/wp-content/uploads/2014/01/micropanel.jpg


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sistema más habitual que se encuentra en

las instalaciones.

Sistemas de seguimiento solar de

1 eje: Estos soportes realizan un cierto

seguimiento solar. La rotación del soporte

se hace por medio de un solo eje, ya sea

horizontal, vertical u oblicuo. Este tipo de

seguimiento es el más sencillo y el más

económico resultando sin embargo

incompleto ya que sólo podrá seguir o la

inclinación o el azimut del Sol, pero no

ambas a la vez.

Sistemas de seguimiento solar de

dos ejes:

Con este sistema ya es posible realizar

un seguimiento total del sol en altitud y

en azimut y siempre se conseguirá que la

radiación solar incida perpendicularmente

obteniéndose la mayor captación posible.

Sistemas mecánicos: El seguimiento serealiza por medio de un motor y de un

sistema de engranajes. Dado que la

inclinación del sol varía a lo largo del año

es necesario realizar ajustes periódicos,

para adaptar el movimiento del soporte se

estima que con estos sistemas se puede

lograr un aumento de entre el 30% y el

40% de la energía captada. Se hace

necesario evaluar el costo del sistema de

seguimiento y la ganancia derivada del

aumento de la energía para determinar su

rentabilidad.

4. Otros elementos asociados alos paneles solar es fotovol taicos

“Fig. 12” :

Figura 12.

Diagrama de Instalación del panel solar 14

Asociado a los paneles, existen

otros componentes que se utilizan en las

instalaciones como elementos de

seguridad o que amplían las posibilidades

del uso de la instalación. Los

componentes esenciales de una

instalación fotovoltaica son:

Regulador:

Es el elemento que regula lainyección de corriente desde los paneles a

la batería. El regulador interrumpe el paso

de energía cuando la batería se halla

totalmente cargada evitando así los

negativos efectos derivados de una

sobrecarga. En todo momento el

regulador controla el estado de carga de la

batería para permitir el paso de energía

eléctrica proveniente de los paneles

cuando esta empieza a bajar.



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Batería:

Almacena la energía de los paneles

para los momentos en que no hay sol, o

para los momentos en que las

características de la energía proporcionada por los paneles no es

suficiente o adecuada para satisfacer la

demanda (falta de potencia al atardecer,

amanecer, días nublados), por lo que la

batería es el elemento que solventa este

problema ofreciendo una disponibilidad

de energía de manera uniforme durante

todo el año.

Inversores:

El elemento que transforma las

características de la corriente de continua

a alterna. Es por ello que se hace

necesario que este elemento modifique la

naturaleza de la corriente y la haga apta

para consumo de muchos aparatos.

C.

Partes del Panel Solar “Fig. 13) Figura 13.

Elementos del panel fotovoltaico15

15http://www.ujaen.es/investiga/solar/07cursosolar /home_main_frame/04_componen/01_generador/01_basico/4_gene_01.htm

Un panel solar tiene una formacuadrada o rectangular. El área,generalmente, varía de los 0,1 m2 a 2 m2,siendo el grosor medio de 3,5 cm. Su peso oscila entre unos pocos gramos los

más pequeños y hasta 20 kg los másgrandes. Las partes de un panel son:

Cubierta de vidrio: templado omateriales orgánicos. Deben serantireflectantes.

Varias capas de silicona: su funciónes la de encapsular el panel evitandosu degradación. Estas capas sontransparentes, repelen el agua, tienenun precio asequible y no pierden sus propiedades.

Varias capas protectoras (vidrio odiferentes tipos de plásticos): opacas ode color claro para que reflejen la luzque ha traspasado las células,volviendo a la parte frontal y seraprovechada de nuevo.

Marco de acero inoxidable o

aluminio: con los tornillos y anclajesnecesarios para anclarlos.

Toma de tierra: en el caso de que seinstalen varios en serie y se obtengauna potencia elevada.

Caja de conexiones: con diodos de protección.

Los paneles solares deben serconstruidos bajo las certificaciones

pertinentes (se verán más adelante) y conuna vida útil de 20 años, aunque existen paneles en la actualidad funcionando conmás de 30 años, y garantizando la potencia que perderá conforme pase eltiempo.


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V.

SISTEMASFOTOVOLTAICOS

A. Sistema fotovoltai co autónomo oindependiente .

Ya que mediante paneles solaresgenera toda la energía eléctrica necesaria para la casa o negocio.

Es ideal para zonas rurales dondeel suministro regular de electricidad notiene instalaciones “Fig. 14”.

Figura 14.

Sistema Autónomo16

B.

Sistema fotovoltai co conectado a

la red (CFE).

Este sistema genera un porcentajeo el consumo completo de energíaeléctrica pero sigue conectado a la redhabitual de la CFE.

Si los paneles solares generanmenos energía de la que se consume, la

red usual de energía provee el resto deenergía necesaria “Fig. 15”.

16 http://www.ujaen.es/investiga/solar/07cursosolar/home_main_frame/03_celula/01_basico/3_celula_ 05.htm

Figura 15.

Sistema conectado a la red16

VI. USOS Y APLICACIONES DEPANELES

FOTOVOLTAICOS:

La experiencia en producción einstalación, los avances tecnológicos queaumentan la eficiencia de las celdassolares, las economías de escala en unmercado que crece un 40% anualmente,unido a las subidas en los precios de loscombustibles fósiles, hacen que las seempiece a contemplar la fotovoltaica para producción eléctrica de base. Semencionan las siguientes como principales usos: Centrales conectadas a red.

Sistemas de autoconsumofotovoltaico.

Electrificación de pueblos en áreasremotas (electrificación rural).

Instalaciones médicas en áreas

rurales. Corriente eléctrica para casas de

campo.

Sistemas de comunicaciones deemergencia.

Sistemas de vigilancia de datosambientales y de calidad del agua.

http://www.econotecnia.com/sistema-solar-conectado-a-la-red.htmlhttp://www.econotecnia.com/sistema-solar-conectado-a-la-red.htmlhttp://www.econotecnia.com/sistema-solar-conectado-a-la-red.htmlhttp://www.econotecnia.com/sistema-solar-conectado-a-la-red.htmlhttp://www.ujaen.es/investiga/solar/07cursosolar/home_main_frame/03_celula/01_basico/3_celula_05.htmhttp://www.ujaen.es/investiga/solar/07cursosolar/home_main_frame/03_celula/01_basico/3_celula_05.htmhttp://www.ujaen.es/investiga/solar/07cursosolar/home_main_frame/03_celula/01_basico/3_celula_05.htmhttp://www.ujaen.es/investiga/solar/07cursosolar/home_main_frame/03_celula/01_basico/3_celula_05.htmhttp://www.ujaen.es/investiga/solar/07cursosolar/home_main_frame/03_celula/01_basico/3_celula_05.htmhttp://www.ujaen.es/investiga/solar/07cursosolar/home_main_frame/03_celula/01_basico/3_celula_05.htmhttp://www.econotecnia.com/sistema-solar-conectado-a-la-red.htmlhttp://www.econotecnia.com/sistema-solar-conectado-a-la-red.html


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Faros, boyas y balizas de navegaciónmarítima.

Bombeo para sistemas de riego, agua potable en áreas rurales y abrevaderos para el ganado.

Balizamiento para protecciónaeronáutica.

Sistemas de desalinización.

Vehículos de recreo propulsados porelectricidad solar captada enmovimiento.

Señalización ferroviaria.

Sistemas para cargar losacumuladores de barcos.

Fuente de energía para navesespaciales.

Postes SOS (Teléfonos de emergenciade carretera).

Parquímetros.

Recarga de bicicletas, scooters y otrosvehículos eléctricos.

Sin duda que aún queda mucho poravanzar en la tecnología de los paneles

solares, especialmente en materia deeficiencia, esta energía es considerada unade las fuentes energéticas más limpiasexistentes hoy día, y cada vez se hace máscompetitiva frente a otros tipos deenergías, lo que augura un gran desarrolloen la industria de paneles solares en elfuturo.

VII. CELDAS FOTOVOLTAICAS

CASERAS, EXPERIMENTACIÓN

Para esta fase tomaremos en cuentalos siguientes materiales y procesos.

A. Materiales:17

Trozos cuadrados de cristal.

Pasta de dióxido de titanio.

Cualquier electrolito (hidróxido de

Potasio en agua, por ejemplo). Grafito en polvo (un lápiz de toda la

vida, vamos).

Clips metálicos.

B. Procedimiento:

1.

Poner la pasta de dióxido de titaniosobre los trozos de cristal, tal y comomuestra la “Figura 16”:

Figura 16.17

2. La pasta se extiende por todo el cristaldejando una fina capa (unos 10micrómetros) como se muestra en la“Figura 17”.

Figura 17.17

17 http://uncaminoalaautosuficiencia.blogspot.com/2012/11/fabricar-una-celula-fotovoltaica-casera.html


14/15

3. La fina capa de dióxido de titanio secalienta y cambia de color al unirlacon el electrolíto, ver “Figura 18”.

Figura 18.18

4. Sobre el otro trozo de cristalaplicamos un poco de grafito obtenido

de un lápiz ver “figura 19”.

Figura 19.18

5. Con un clip, unimos los dos trozos decristal haciendo que se provoque presión entre ellos “Figura 20”.

Figura 20.18

18 http://uncaminoalaautosuficiencia.blogspot.com/2012/11/fabricar-una-celula-fotovoltaica-casera.html

6. Una gota de electrolito se estámoviendo entre los cristales, “Fig. 21”

Figura 21. 18

7. Los paneles se conectan en seriecomo se puede ver en la imagen “Fig.22”:

Figura 22. 18

8.

Otra foto más esclarecedora “Fig. 23”,esta vez conectada a una calculadoracon varias células:

Figura 23.18


15/15

VIII. CONCLUSIONES YRESULTADOS

IX.

REFERENCIAS http://www.tecnun.es/asignaturas/

Ecologia/Hipertexto/07Energ/150EnSolar.htm#POBLACION

http://es.wikipedia.org/wiki/Conversi%C3%B3n_fotovoltaica

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