CELDAS SOLARES

La energìa solar se desarrolla cada vez mas año tras año y las celdas solares son la unidad mìnima de esta tecnologìa que cada año que pasa son mas eficientes y aacesible para las peronas.

Contents

¿Que es una celda solar?

Una celda solar (o una célula solar “fotovoltaica”) es un dispositivo que convierte los fotones del sol (luz solar) en electricidad.

En general, una celda solar que incluye fuentes de luz tanto solares como no solares (como los fotones de las bombillas incandescentes) se denomina célula fotovoltaica.



Fundamentalmente, el dispositivo necesita cumplir solo dos funciones: fotogeneración de portadores de carga (electrones y agujeros) en un material que absorbe la luz, y separación de los portadores de carga a un contacto conductivo que transmitirá la electricidad.

Esta conversión se llama efecto fotovoltaico y el campo de investigación relacionado con las células solares se conoce como fotovoltaica.

Si te interesa profundizar acerca de las celdas solares , en las siguientes imàgenes podràs encontrar mas informaciòn acerca de ellas.

Sòlo hacer clicen el tema que te interese y tendràs toda la informaciòn

¿Còmo funcionan las  celdas solars fotovoltaicas?

Las celdas solares (o fotovoltaicas) convierten la energía del sol en electricidad. Ya sea que adornan su calculadora u orbitan nuestro planeta en satélites, confían en el efecto fotoeléctrico : la capacidad de la materia de emitir electrones cuando se ilumina con una luz.


El silicio es lo que se conoce como semiconductor, lo que significa que comparte algunas de las propiedades de los metales y algunas de las de un aislante eléctrico, por lo que es un ingrediente clave en las células solares. Echemos un vistazo más de cerca a lo que sucede cuando el sol brilla sobre una célula solar.

La luz solar está compuesta de partículas minúsculas llamadas fotones, que irradian desde el sol.

Cuando estos chocan contra los átomos de silicio de la célula solar, transfieren su energía a electrones sueltos, dejándolos limpios de los átomos.

Los fotones se pueden comparar con la bola blanca en un juego de billar, que transfiere su energía a las bolas de colores que golpea.

La liberación de electrones es, sin embargo, solo la mitad del trabajo de una célula solar: luego necesita llevar estos electrones a una corriente eléctrica. Esto implica crear un desequilibrio eléctrico dentro de la célula, que actúa como una pendiente por la cual los electrones fluirán en la misma dirección.

La creación de este desequilibrio es posible gracias a la organización interna del silicio. Los átomos de silicio están dispuestos juntos en una estructura estrechamente unida.

Al exprimir pequeñas cantidades de otros elementos en esta estructura, se crean dos tipos diferentes de silicio: tipo n, que tiene electrones de reserva, y tipo p, que le falta electrones, dejando ‘agujeros’ en su lugar.

Cuando estos dos materiales se colocan uno al lado del otro dentro de una célula solar, los electrones de repuesto del silicio tipo n saltan para llenar los espacios en el silicio tipo p.

Esto significa que el silicio de tipo n se carga positivamente, y el silicio de tipo p se carga negativamente, creando un campo eléctrico a través de la celda. Debido a que el silicio es un semiconductor, puede actuar como un aislante, manteniendo este desequilibrio.


 

A medida que los fotones rompen los electrones de los átomos de silicio, este campo los impulsa de forma ordenada, proporcionando la corriente eléctrica a las calculadoras de potencia, los satélites y todo lo demás.

Si alguna vez se ha preguntado cómo las celdas solares realmente generan electricidad, este artículo proporciona una introducción a los principios básicos de la tecnología fotovoltaica.

Aprendè mas sobre como funcionan las celdas solares

¿Cuànta electricidad produce una celda solar?

Una celda solar individual produce entre 0.5 y 0.6 v de corriente continua,

¿Quien invento las celdas solares?

celdas solares

Aunque la energía solar tal como la conocemos no tiene más de 60 años, los descubrimientos que condujeron a la célula solar comenzaron hace casi 200 años. Estos descubrimientos sobre las propiedades de la luz y la conductividad han convertido a la energía solar en lo que es hoy en día.

Para ayudarlo a comprender mejor cómo se formaron las células solares, proporcionamos una cronología de los descubrimientos e invenciones que llevaron a su creación.

1839: se descubre el efecto fotovoltaico

El científico francés Edmond Becquerel descubrió por primera vez el efecto fotovoltaico en 1839. Este proceso ocurre cuando la luz es absorbida por un material y crea voltaje eléctrico. 

La mayoría de las celdas solares modernas usan cristales de silicio para lograr este efecto.

1883: se crea la primera célula solar

El inventor de Nueva York, Charles Fritts, creó la primera célula solar recubriendo selenio con una fina capa de oro. Esta célula logró una tasa de conversión de energía de 1-2% . 

La mayoría de las células solares modernas funcionan con una eficiencia del 15-20%.

1887: se observa el efecto fotoeléctrico

El físico alemán Heinrich Hertz observó por primera vez el efecto fotoeléctrico , donde la luz se usa para liberar electrones de una superficie sólida (generalmente metal) para crear energía. 

A diferencia de los resultados esperados, Hertz descubrió que este proceso produce más potencia cuando se expone a la luz ultravioleta, en lugar de una luz visible más intensa.

 Albert Einstein más tarde recibió el Premio Nobel por explicar más el efecto. Las células solares modernas dependen del efecto fotoeléctrico para convertir la luz solar en energía.

1953-1956: las células solares de silicio se producen comercialmente

Los físicos de Bell Laboratories descubrieron que el silicio es más eficiente que el selenio, creando la primera célula solar práctica, ahora con un 6% de eficiencia. 

Este descubrimiento condujo a células solares capaces de alimentar equipos eléctricos. 

En 1956, Western Electric comenzó a vender licencias comerciales para sus tecnologías fotovoltaicas de silicio, pero los costos prohibitivos de las células solares de silicio evitan que se saturen ampliamente en el mercado.

¿Cuànta electricidad producen los paneles solares?

Para tener una idea precisa de cuánta energía puede producir un panel solar, primero debe tener en cuenta qué tipo de tecnología de panel se está utilizando. Si buscara un proveedor de energía solar y revisara los productos que ofrece, probablemente encuentre 2 tipos de paneles solares: monocristalinos y policristalinos . Aquí hay algunas características de cada tecnología.

Monocristalino

  • Mayor eficiencia
  • Más caro
  • Mejor rendimiento en altas temperaturas y condiciones de sombra

Policristalino

  • Baja eficiencia
  • Menos costoso
  • Menos eficiente a temperaturas más altas

Como puede ver, cada tipo de panel tiene sus pros y sus contras. Policristalino, sin embargo, es una tecnología más nueva y se volverá más eficiente con el tiempo, pero si estuviera buscando generar la mayor cantidad de energía en la menor cantidad de espacio, el monocristalino sería el camino a seguir. La tecnología del panel es el primer factor en las capacidades de producción del panel.

Términos clave del panel solar: kW, kWh, CC y CA

Para entender completamente los números, necesitamos repasar algunas unidades básicas.

  • kW – kilovatio Esta es una medida de la potencia eléctrica, que es igual a 1000 vatios. La energía eléctrica generada por un panel solar o un sistema solar puede expresarse en vatios o kilovatios.
  • kWh – Una medida de energía eléctrica que es igual al consumo de 1000 vatios durante 1 hora. El kWh se usa como una unidad de facturación para la energía consumida por los individuos. Un kilovatio hora equivale a 3.6 megajulios.
  • DC – Energía de corriente continua. Esta es la forma de la potencia que se genera inicialmente desde el panel.
  • AC – Potencia de corriente alterna. DC se convierte en AC para que los consumidores puedan usarlo de manera eficiente en toda su casa.

Los sistemas de paneles solares se miden en términos de kW.

Una matriz de panel solar de tamaño común suele ser de alrededor de 5 kW y ocupa alrededor de 400 pies cuadrados de espacio.

Una matriz de este tamaño puede producir un promedio de 350-850 kWh de energía de CA por mes.

Para poner esto en perspectiva, un hogar típico usa alrededor de 897 kWh por mes. Por lo tanto, es muy posible generar suficiente energía para cubrir el 100% de sus necesidades.

Si solo miraras 1 panel, eso se traduciría en aproximadamente 250 vatios por panel, un tamaño de 20 pies cuadrados y alrededor de 17,5-42,5 kWh de aire acondicionado por mes.

¿Para qué se puede utilizar una célula solar?

Las células solares son eléctricas y se utilizan para convertir la energía que proviene de la luz en energía eléctrica. Esta energía eléctrica puede ser transportada por metales conductores como el cobre. 

Esto hace que la energía eléctrica sea utilizable en hogares y locales comerciales. Una célula solar asegura que esta energía eléctrica esté disponible porque la célula solar puede convertir la luz solar. 

Se usan dos tipos diferentes de celdas solares. La célula fotovoltaica es la célula solar más conocida y se utiliza, entre otras cosas, en los paneles solares. Además, también hay células fotoelectroquímicas.


¿Que inconvenientes tienen las celdas solares?

Si desea comprar paneles solares, probablemente ya esté al tanto de los muchos beneficios . Sin embargo, hay algunas desventajas que debes tener en cuenta.

Desventajas de los paneles solares

Las desventajas de los paneles solares en una fila

1. Tiempo de recuperación razonablemente largo; 
2. Ajuste la caja del medidor y cree espacio en el ático; 
3. Aspecto de la casa; 
4. Mantenimiento.

1. Periodo de recuperación razonablemente largo

Los costos de los paneles solares están determinados por el número, la calidad y los costos de instalación de los paneles solares. Hoy en día, el período de recuperación promedio de los paneles solares es de aproximadamente diez años. 

Esto es más largo que, por ejemplo, el aislamiento de la pared de la cavidad. A menudo es un monto de inversión mayor. Por otro lado, produce más rendimiento en un período de 25 años.

2. Ajuste la caja del medidor y cree espacio en el ático

En la mayoría de los casos (con 3 paneles o más), el armario del medidor debe ajustarse. Afortunadamente, no tienes que arreglar esto tú mismo. El instalador a menudo hace esto por ti.

 El inversor, el corazón de la instalación, a menudo se coloca en la misma habitación que la caldera de calefacción central. Asegúrese de que haya suficiente espacio en su hogar.

3. Aspecto de la casa: las casas se vuelven menos bellas

Aquí están las opiniones divididas. Un panel solar solía ser principalmente azul. Ahora también hay paneles solares negros, que pueden darle a su hogar un atractivo adicional. 

Sin embargo, sigue siendo una cuestión de gusto. ¿Tiene problemas con la apariencia de la vista frontal de su hogar? Mire la posibilidad de colocar los paneles en la parte posterior o en su garaje.

4. El mantenimiento de paneles solares es costoso

El mantenimiento de paneles a menudo es fácil con un golpe de jardín. Nunca use un limpiador de alta presión cuando limpie. Por lo tanto, los paneles pueden dañarse irreparablemente. Los costos a menudo están en un contrato de mantenimiento. 

Es aconsejable que su proveedor realice el mantenimiento técnico una vez cada 4 años. Luego inspeccionan los paneles, el cableado y el inversor.

Conclusión

La instalación de un panel solar es una inversión considerable, pero esa inversión a menudo se recupera en unos pocos años (aproximadamente 10 años). Si está considerando instalar paneles solares, es aconsejable recopilar suficiente información y observar cuidadosamente los paneles de calidad, generando energía. , inversión y retorno.

Tipos de celdas fotovoltaicas

 

Conozca más sobre los tipos de celdas fotovoltaicas: silicio monocristalino , policristalino, silicio amorfo, células solares de película fina 

Las células solares con silicio aún ofrecen la mayor eficiencia

Actualmente, los instaladores de paneles solares fotovoltaicos ofrecen diferentes tipos de sistemas fotovoltaicos.

Los tipos más actuales siguen con una breve discusión. Se diferencian principalmente en el tipo de células solares que se utilizan, que forman la base de los paneles solares fotovoltaicos.

 Dependiendo de la capacidad de carga, la orientación, la pendiente y la superficie del techo, se preferirá otro tipo de paneles solares fotovoltaicos.

Celdas solares de silicio monocristalino

Toda la célula solar consiste en un disco de silicio recortado de un único cristal grande. Los átomos de silicio están arreglados ordenadamente. Las celdas tienen un color uniforme azul o gris oscuro y generalmente son redondas o cuadradas con esquinas redondeadas.

 Las células solares monocristalinas convierten hasta el 20% de los rayos de luz en electricidad. Su vida útil es prácticamente ilimitada. Aunque la eficiencia de este tipo de paneles solares es significativamente mayor que cualquier otro en el mercado, la mayor inversión no es rentable en Bélgica.

Células solares de silicio policristalino o multicristalino

Las propiedades de este tipo de células solares son aproximadamente las mismas que las de las células solares monocristalinas. Eso es porque están hechos del mismo material. 

La diferencia, sin embargo, es que no están hechos de una sola pieza, sino de residuos de las células solares monocristalinas. El color es azul o gris veteado. Los restos se funden en bloques grandes con átomos de silicio distribuidos de manera desigual, se cuelan y luego se cortan al tamaño de celda deseado. 

Este proceso es más simple y más barato que el anterior y proporciona una estructura irregular y variada. Las células solares policristalinas existen en diferentes formas, que se pueden conectar a módulos fotovoltaicos. Hoy en día existen incluso en colores múltiples. Sin embargo, tenga en cuenta que esto es a menudo a expensas de la devolución.

Células solares de silicio amorfo

Las células solares amorfas no tienen una estructura cristalina. Por lo general, son de color oscuro a negro y tienen una eficacia máxima de solo 7%. Las células solares amorfas requieren un área de superficie mayor para lograr la misma productividad que los dos tipos anteriores y, por lo tanto, son menos adecuadas para las personas. 

Por otro lado, tienen una amplia sensibilidad espectral, lo que les permite producir más potencia durante condiciones climáticas desfavorables. Debido a su método de producción simple, las células solares de silicio amorfo son actualmente las células solares más baratas del mercado.

Las células solares de película delgada

Estas células solares son 350 veces más delgadas que las otras células solares fotovoltaicas. Esto los hace muy ligeros y muy flexibles. Por lo tanto, pueden colocarse fácilmente en cualquier superficie. 

Por el momento, la eficiencia de las células solares de película fina es aún baja en relación con su complicada producción. Un gran avance reciente en el proceso de fabricación y su creciente eficiencia significa que esta tecnología pronto superará a las otras células solares.

¿Còmo hacer celdas solares caseras?

¿Desea experimentar rápidamente el efecto de la energía solar usted mismo? Luego usa dos placas de cobre, un poco de sal de cocina y una estufa para hacer tu propia célula solar.

 La célula simple funciona gracias a las propiedades semiconductoras del material óxido de cobre (I) (Cu2O), que se forma al calentar cobre en un ambiente moderadamente rico en oxígeno (la cocina). 

Cuando la luz solar es absorbida por este material, se liberan electrones de la red cristalina (el efecto fotoeléctrico ), que fluye a través del agua conductora (de ahí la sal) a la placa de cobre limpia. 

Nota: la capa de óxido negro que tiene que quitar de la placa es óxido de cobre (II); no confunda esto con el óxido de cobre rojo (I) necesario, ¡que no tiene que cepillar la placa!

¿Cuàl es material con el que se fabrican las celdas solares?

Hay tres tipos de silicio disponibles para las células solares: silicio monocristalino, silicio policristalino y silicio amorfo.

 El silicio monocristalino se obtiene mediante el llamado proceso Czochralsi: se inserta una varilla en un recipiente de silicio fundido.

 El resultado son rebanadas redondas que en realidad consisten en un cristal de silicio. Estas células alcanzan el rendimiento más alto, pero son relativamente caras.

 El silicio policristalino se obtiene vertiendo silicio líquido en forma cuadrada. Una variedad de cristales de silicio crecerá con la refrigeración, que no todos se conectan a la perfección. 

Esta forma es más barata, pero por lo tanto también rinde un rendimiento más bajo. La última forma, silicio amorfo, no contiene cristales en absoluto. 

Este material se usa generalmente en la película fina y delgadapaneles solares. Este material es el más barato de obtener, pero también ofrece las celdas menos costo-efectivas.

¿Un grupo de celdas solares que forman?

Varias celdas solares fotovoltaicas unidas entre si forman un panel solar fotovoltaico, los cuales tienen diferentes salida de potencia 12w, 100w, 250 w ect.

La celdas solares se pueden unir en paralelo o en serie dependiendo de los requerimiento de energìa.

¿Como conectar celdas solares?

Una de las preguntas más frecuentes: ¿tiene que  conectar celdas solares en serie o en paralelo?

Lo curioso es que la pregunta probablemente se use indebidamente. La conexión en paralelo de celdas solares es muy ilógica.

¿Pero por qué la pregunta es  paneles solares en serie o paralela que tan a menudo se pregunta?

Lo que probablemente significa es que necesito tomar un inversor de cadena o micro inversores ? Y luego también hay una forma intermedia, concretamente optimizadores.

Para estas 3 soluciones he puesto las ventajas y desventajas juntas bajo este artículo.


¿Qué es una conexión en serie?

Una serie de paneles solares se llama cadena de paneles solares. Son una cantidad de paneles solares que están conectados entre sí. Y luego con el más en el menos. Juntos forman un círculo grande. Vemos esto más a menudo con, por ejemplo, luces de Navidad o baterías en un control remoto.

Ventajas de una circuito en serie

Si coloca las baterías en serie, solo el voltaje se suman. 2 baterías convencionales de 1.5 voltios dan 3 voltios.

Así es exactamente como funciona con paneles solares. Un pequeño panel solar estándar da 33 voltios. Cuando, por ejemplo, 15 paneles solares están conectados entre sí, el voltaje es de aproximadamente 500 voltios. La ventaja de un alto voltaje es doble.

1. Menos pérdidas

Cada parte de los paneles solares, como células, cables y conectores, tiene una resistencia. Y la resistencia significa pérdida (calor).

Con un voltaje más alto, la velocidad de rendimiento aumenta. Puede comparar esto bien con una carretera donde ocurren embotellamientos. Si la autopista 1 es un carril, solo un número limitado de automóviles puede atravesar. Conduciendo todos los autos 10 veces más rápido (1000 km / h), 10 veces más autos pueden pasar en una hora.

2. Conversión más fácil a la alternancia de 230 voltios

En definitiva, queremos poder utilizar la energía de los paneles solares en casa. Usamos corriente alterna de 230 voltios en la casa. El inversor asegura que la tensión de CC se convierte en corriente alterna. El inversor hace esto al cambiar y cortar y pegar muy rápidamente. Corta, por así decirlo, pedazos de tensión y hace un buen seno (movimiento ondulatorio). Y eso es 50 veces por segundo. Lo único que el inversor tiene que hacer es reducir el voltaje. Esto es relativamente fácil y todos lo hacemos a diario con la ayuda de adaptadores para nuestras computadoras portátiles y teléfonos (que hacen exactamente lo contrario, pero de 230 voltios a, por ejemplo, 5 voltios).

¿Qué es un circuito paralelo?

En paralelo, los paneles solares están conectados uno al lado del otro. Las ventajas están conectadas a los más y a los menos en los puntos negativos.

Esto prácticamente nunca se hace en la práctica porque garantiza bajos voltajes y altas corrientes.

En la práctica, solo se hace con paneles solares de película fina porque esos once tienen un alto voltaje con una corriente baja. Esto es casi siempre una combinación de una serie de paneles solares y luego varias cadenas en paralelo

Lo que se entiende en la práctica con la conmutación paralela de paneles solares es el inversor solar de la energía.

Hay micro inversores que generan corriente alterna directa a partir del voltaje de CC. También hay optimizadores que generan un voltaje directo a partir del voltaje de CC.

Ambos tienen la ventaja de que si algo le sucede a ese panel solar, no tendrá consecuencias adversas para los otros paneles solares.

Por supuesto, las soluciones paralelas son más caras que los inversores de cadena.

Esto se debe a que se necesitan muchos componentes electrónicos en un área pequeña. La ventaja de escala de una serie de inversores nunca se logra.