El Panel Solar Fotovoltaico

tecnologia fotovoltaicaPara hablar de un panel fotovoltaico primeramente tenemos que conocer las células ó celdas solares.

Sintéticamente,  una célula fotovoltaica es una unidad formada por materiales semiconductores capaces de producir, mediante una unión P-N, una barrera de potencial que haga posible el efecto fotovoltaico, es decir, a partir de la energía de un fotón que impacta sobre estos materiales convenientemente tratados, lograr impulsar los electrones despedidos a través de un circuito exterior, realizando un trabajo útil (energía eléctrica).

Este tratamiento que se realiza, básicamente al silicio, que es el material fundamental en la construcción de celdas fotovoltaicas, se denomina dopado, y los dopantes son, esencialmente: el boro, que juntamente con el silicio forman el semiconductor tipo P y el fósforo que al unirse con el silicio forman el semiconductor tipo N.

De acuerdo a su proceso de fabricación, las celdas solares pueden ser de silicio monocristalino (a partir de un monocristal cilíndrico), de silicio policristalino (a partir de la solidificación lenta de la pasta de silicio en un molde rectangular) y de silicio amorfo(a partir del gas producido en el proceso de transformación del silicio, el cual se proyecta sobre un vidrio).

De estos tres tipos de celdas, la de silicio monocristalino es la que tiene mayor rendimiento, luego le sigue la de silicio policristalino y por último la de silicio amorfo.

Las tecnologías mas recientes de fabricación de materiales se basan en el diseño de películas delgadas semiconductora y a diferencia de las anteriores, no producen celdas que se conectan finalmente en serie para formar un panel, sinó que es una finísima capa de solamente 1 ó 2 µm de espesor de material semiconductor que se deposita sobre un sustrato apropiado, formándose un módulo contínuo que no requiere interconexiones interiores. Generalmente son flexibles y pueden usarse fácilmente en embarcaciones, automóviles, etc.

Los materiales con los que se construyen estas películas delgadas son, generalmente, Silicio-Hidrógeno (TFS), que es un material semiamorfo, mayormente usado en calculadoras y otros pequeños dispositivos, y el Diseleniuro de Cobre-Indio (CuInSe2), cuya abreviatura es CIS.

Respecto al silicio, la célula solar final tiene un rendimiento aproximadamente igual a la mitad del máximo teórico del material de que está constituída. Esta pérdida de rendimiento se debe a tres causas principalmente:

  1. Pérdidas por reflexión, las cuales, aunque han sido reducidas, nunca es posible hacerlas desaparecer totalmente.
  2. Los fotones que inciden sobre la rejilla metálica en vez de sobre el material semiconductor se pierden, no produciendo el efecto fotovoltaico.
  3. Al circular la corriente a través de la célula se produce una pequeña pérdida por efecto Joule.

Por todo lo anterior, el rendimiento de una celda de silicio monocristalino no puede superar el 15 %, solo proporciona una tensión de unas décimas de voltio y una potencia máxima de uno o dos vatios. Es preciso conectar entre sí, en serie, un determinado número de células para producir tensiones de 6, 12 ó 24 V., aceptadas en la mayor parte de las aplicaciones, formando así un panel fotovoltaico.