Conceptos básicos sobre los paneles solares

Los paneles fotovoltaicos son los encargados de transformar la radiación solar en electricidad para que podamos utilizarla para nuestro propio beneficio. Como bien es sabido, la energía solar es una energía natural, limpia, renovable y no contaminante.

La única fuente de contaminación relacionada con la energía solar fotovoltaica se encuentra en la fabricación y transporte de los elementos que conforman la instalación. Por lo que cuanto más eficientes sean los dispositivos instalados en una instalación de este tipo, menor será su impacto medioambiental, por no hablar de su rentabilidad económica.

Uno de los componentes que ha mejorado exponencialmente su eficiencia, son los paneles solares. Los primeros módulos fotovoltaicos tenían una eficiencia del 8% y estaban formados por células de silicio amorfo, en el que el silicio no ha llegado a cristalizarse. Después aparecieron los paneles solares policristalinos, donde se forman varios cristales al enfriarse en un molde, y los módulos monocristalinos, que cuando se enfría el silicio se forma un único cristal.

Hace unos años, aquí, en España se utilizaban mayoritariamente los módulos policristalinos debido a que su comportamiento a temperaturas elevadas era mejor y su precio era menor que los módulos monocristalinos porque su mayor sencillez a la hora de obtener el cristal, aunque estos últimos tenían una eficiencia mayor.

En la actualidad el coeficiente de temperatura es similar en ambos tipos, pero los paneles monocristalinos siguen teniendo una eficiencia un poco más elevada, superan el 20% de eficiencia. Lo que está llevando a los fabricantes a centrarse en la fabricación de los módulos con células de este tipo.

¿De qué están hechas las placas solares?

Las placas están formadas por células de silicio, estas pueden ser de silicio amorfo donde el silicio no se ha llegado a cristalizar, policristalino que se forman diferentes cristales cuando el silicio se enfría o monocristalino donde se forma un único cristal puro al solidificarse el silicio fundido.

Hoy en día los paneles con células de silicio amorfo se han dejado de fabricar, y se comercializan módulos policristalinos y monocristalinos. En los últimos años se ha conseguido igualar bastante las características de los dos tipos de silicio cristalino. Aunque, los módulos monocristalinos siguen teniendo una eficiencia más alta que los policristalinos, superando el 20% de eficiencia. Lo que está llevando a los fabricantes a centrarse en la fabricación de módulos fotovoltaicos de células monocristalinas.

Las células están conectadas en serie mediante un conductor de cobre y en pequeños strings en paralelo. Está protegida con un cristal templado en la parte superior que permite el paso de la radiación solar y a la vez proteger el circuito formado por las células. Y una cubierta posterior.

Recubierto de un marco de aleación de aluminio anodizado para proteger todos los elementos que forman el panel. La aleación de aluminio se anodiza a través de un proceso electrolítico que permite incrementar la capa natural del óxido protector del aluminio. Por último, en la parte inferior de la cubierta posterior se instala la caja de conexiones con protección IP68 donde se encuentran los diodos bypass para limitar la corriente y proteger las células fotoeléctricas y evitar que estas consuman energía, haciendo circular la corriente en un único sentido.

¿Cómo funciona un panel fotovoltaico?

El panel solar es el elemento encargado de transformar la energía solar en energía eléctrica a partir del llamado “efecto fotoeléctrico”. El “efecto fotoeléctrico” o “efecto fotovoltaico” se produce cuando la radiación electromagnética procedente del sol incide sobre un material semiconductor como es el silicio que forman las células fotovoltaicas de los paneles solares.  Las células fotovoltaicas absorben los fotones procedentes de la radiación solar provocando que los electrones que se encuentran en la última capa de valencia de los átomos de silicio, que forman las células, se liberen originando un movimiento caótico.

Si se unen dos células con concentraciones diferentes de electrones, silicio tipo p y silicio tipo n, dopadas artificialmente, se provocará un campo electrostático constante que hará que los electrones se muevan en la dirección y sentido que se desee y que dependerá de las características de la excitación. Se le llama unión P-N. A través de esta unión, se crea un diodo que permite que el campo eléctrico formado se desplace hacia una única dirección.

Mediante de la conexión de las células fotovoltaicas en serie se conseguirá aumentar la tensión de la placa solar hasta la tensión deseada. Y con la conexión en paralelo de los substrings que forman el panel se aumentará la corriente. La onda de corriente que se crea es continua, que posteriormente se podrá convertir en corriente alterna utilizando un inversor.