paneles solares

¿Qué es un panel solar y cómo funciona?

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Un panel solar es un conjunto de células solares que pueden convertir la luz directamente en electricidad. Al combinar la capacidad de varios paneles solares, se puede cubrir parte de las necesidades de electricidad de una familia.

En este momento, dependiendo del tipo de panel, del 5 al 19% de la energía luminosa se puede convertir en electricidad. Esto se conoce como la «salida» del panel. A medida que la tecnología se mejora constantemente, la salida debería aumentar aún más.

Usando paneles solares puede convertir la luz solar, que es gratuita e inagotable, en electricidad. Esta conversión se logra gracias al llamado material «semiconductor» a partir del cual se fabrica cada célula solar.

Dos generaciones de paneles solares.

El material más utilizado para las células solares es el silicio. Este material se puede fabricar en tres formas:

  • Silicio monocristalino
  • Silicio policristalino (o multicristalino)
  • Película delgada

Estas diversas formas producen diferentes tipos de paneles solares con diferentes precios, vidas útiles y resultados:

  • Los paneles solares de primera generación utilizan silicio monocristalino o policristalino (rendimiento de 12 a 19%).
  • Los paneles solares de segunda generación consisten en células solares hechas de silicio amorfo. Este nombre también se aplica a los paneles solares basados ​​en otros materiales que han aparecido en el mercado más recientemente:
    • CIS (cobre-indio-selenio)
    • CIS (cobre-indio-galio-selenio)
    • CdTe (telururo de cadmio)
       
      La característica particular de esta segunda generación es que utiliza capas semiconductoras delgadas («películas delgadas»). Esto explica por qué estos paneles son menos costosos y más estéticos, pero también tienen un rendimiento menor (de 5 a 11%).

El convertidor: el elemento más importante en la instalación.

Un panel solar genera corriente continua. Para poder utilizar esta corriente en el hogar o colocar el excedente en la red, se debe convertir a una corriente alterna de 230 V. Esto lo hace el convertidor, que está integrado en el circuito eléctrico cerca de los paneles solares.

¿Qué nivel de producción podemos esperar?

La capacidad de una instalación solar se expresa en vatios pico (Wp). Esta es la capacidad eléctrica máxima que una célula solar puede producir en circunstancias ideales: colector solar dirigido hacia el sol en un cielo sin nubes.

La orientación ideal para los paneles solares es de hecho hacia el sur. Si los paneles se instalan entre el sureste y el sudoeste, la pérdida de producción asciende al 5%. Si los paneles se instalan fuera de estos límites, la pérdida aumenta rápidamente. En Bélgica el ángulo ideal es de 35 °.

Aquí, una instalación de 1,000 Wp orientada hacia el sur en un ángulo de 35 ° y sin sombra genera aproximadamente 850 kWh/año.
 
Para una familia, en términos prácticos eso significa:

  • En el supuesto de que se necesiten alrededor de 10 m² de paneles (1.250 Wp) para generar 1.000 kWh / año (según la tecnología elegida)
  • Una familia de dos a tres personas utiliza un promedio de 3,500 kWh/año
  • Podemos concluir que los paneles solares que cubren 10 m2 pueden proporcionar casi un tercio de las necesidades anuales de una familia.

En la ciudad a menudo es difícil usar más espacio para los paneles solares. Pero a medida que la salida de los paneles aumenta constantemente, ¡será posible cubrir una proporción cada vez mayor de las necesidades con la misma superficie!

Ahora vamos a ver más en profundidad los tipos de paneles solares

1. Paneles solares monocristalinos

Algunos piensan que los paneles solares monocristalinos son el ‘Rolls Royce’ de la tecnología fotovoltaica solar y la mejor opción. Monocristalino es una de las tecnologías más antiguas y más caras de fabricar, pero este tipo tiene la mayor eficiencia.

Estos paneles generalmente pueden lograr una eficiencia de conversión del 15-20% en el mundo real, es decir, convertir el 15-20% de la luz solar que los golpea en electricidad. 

Están hechos de cristales individuales de silicona ultrapura del tamaño de una botella de vino y se cortan como salami para hacer obleas individuales.

Estas obleas circulares tienen sus lados cortados al cuadrado, y luego se convierten en una «célula solar» monocristalina que se ve así:

Paneles solares monocristalinos

Las líneas plateadas son cables que recolectan la electricidad que se crea cuando la luz incide en la celda. El panel solar está formado por una matriz de estas células solares monocristalinas colocadas de manera plana, como baldosas en el piso de su baño:

Paneles monocristalinos

Las células solares monocristalinas generalmente tienen un alto rendimiento, pero debido a que desperdician un poco de espacio entre las células cuando están encapsuladas en un panel fotovoltaico solar (los pequeños diamantes blancos en la imagen de arriba) se desempeñan casi igual (en términos de eficiencia y potencia) como policristalino.

Algunos fabricantes utilizan técnicas especiales para fabricar módulos solares fotovoltaicos monocristalinos de rendimiento ultraalto, como «campos de superficie posterior», «ranurado láser» y tecnologías híbridas. 

Estos paneles mono de súper alto rendimiento obtienen eficiencias de más del 20%, lo que es asombroso. Pero se paga alrededor de un 30% más en comparación con los paneles solares monocristalinos convencionales.

La manera fácil de detectar paneles solares mono en un techo es buscar diamantes blancos entre las celdas.

monocristalinos

2. Paneles solares policristalinos (también llamados multicristalinos)

Los paneles solares policristalinos también están hechos de silicio, pero el tipo de silicio utilizado es ligeramente menos puro y se moldean en bloques en lugar de cortarlos en un solo cristal. El hecho de que los cristales estén dispuestos al azar significa que son visibles individualmente.

Una vez que el lingote policristalino se moldea, se corta en bloques cuadrados y luego se corta en láminas cuadradas que se procesan para convertirlas en células solares.

Aquí hay un primer plano de una célula solar policristalina: puede ver que se ve muy diferente a la apariencia elegante y uniforme de su rival monocristalino:

Paneles solares policristalinos

Las células solares policristalinas son muy similares a las monocristalinas en su rendimiento y degradación, excepto en multicristalinas, las células resultantes son típicamente ligeramente menos eficientes. 

Sin embargo, como puede ver aquí, no hay espacio desperdiciado entre las esquinas de las celdas perfectamente cuadradas:

Paneles policristalinos

Esto significa que cuando están encapsulados en paneles solares fotovoltaicos, hay un poco más de área disponible para absorber la luz solar. El resultado es que el rendimiento de un panel solar policristalino es casi idéntico al de los paneles solares monocristalinos. Así es como se ve en un techo:

policristalinos

3. Paneles solares de película delgada 

Mientras que los paneles solares mono y policristalinos se fabrican de manera muy similar, los paneles solares de película delgada utilizan un método de fabricación completamente diferente. 

En lugar de crear células solares mediante el corte de grandes bloques de silicio, una película que contiene silicio se «rocía» sobre la superficie que se convertirá en un panel solar.

Aunque estos procesos han existido por un tiempo, las variaciones modernas del proceso de fabricación de película delgada son tecnologías relativamente nuevas, por lo que diría que el rendimiento de 20 años de un panel solar fotovoltaico moderno de película delgada solo se puede estimar.

Los procesos de producción son generalmente más eficientes energéticamente que cualquiera de los otros tipos de paneles fotovoltaicos solares, por lo que requieren menos energía para la fabricación que los paneles monocristalinos o policristalinos para la misma potencia nominal.

Eficiencia de paneles solares de película delgada

Aunque está mejorando, los paneles solares de película delgada suelen ser eficientes en un 8-10%. Esto significa que son aproximadamente el doble del tamaño de mono o policristalino para la misma potencia, y mucho más pesados, por lo que necesita un techo grande y resistente e instaladores grandes y fuertes.

Otra cosa a tener en cuenta es que los paneles solares de película delgada pueden degradarse hasta en un 20% en el primer año en su techo antes de establecerse en su potencia de salida especificada.

Por lo general, puede detectar paneles solares de película delgada porque no tienen el patrón de matriz de los paneles cristalinos, son solo un color uniforme, generalmente azul, negro o marrón. 

Entonces, para resumir, ¿qué paneles solares son los mejores en términos de tecnología?

Al elegir entre paneles solares monocristalinos y policristalinos , a pesar de lo que muchos vendedores le dirán, no hay nada que distinga realmente entre los tipos, ¡excepto su apariencia!

La película delgada puede ser un poco más barata por kW, pero será al menos el doble del área, y nadie está 100% seguro de cuánto se degradarán a largo plazo.

En el futuro cercano

En realidad, hay un cuarto tipo de tecnología de panel solar disponible que se está desarrollando en Australia que utiliza células solares sensibilizadas con colorante. 

Esta tecnología es incluso más baja en eficiencia que la película delgada, pero promete ser tan barata de hacer que simplemente la pondría en todas partes para compensar eso. 

La tecnología funciona imitando el proceso de fotosíntesis en las plantas. Sin embargo, parece que las células solares sensibilizadas con colorante están lejos de tener un impacto comercial.

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