La energía solar está liderando la revolución verde. Si está considerando instalar un sistema solar fotovoltaico (PV) en su hogar, no necesita saber cómo funcionan las células fotovoltaicas. Su contratista solar conoce los detalles y sabe qué tipos de paneles utilizar en una aplicación determinada.
Pero los sistemas fotovoltaicos cuestan mucho dinero y los clientes generalmente están interesados en saber todo lo posible sobre los detalles. Cuanto más comprenda, mejor será su propio proceso de toma de decisiones.
Una celda fotovoltaica estándar es un sándwich semiconductor delgado, con dos capas de silicio altamente purificado. Las matrices fotovoltaicas no son más que enormes matrices de sándwiches de semiconductores interconectados. Los sistemas fotovoltaicos utilizables comprenden todo tipo de equipos que protegen al usuario de descargas eléctricas, almacenan la electricidad en bancos de baterías y convierten la corriente continua (CC) en corriente alterna (CA), que es lo que la gente usa en sus casas. Pero en el corazón de cada sistema hay un proceso de conversión simple.
Una célula fotovoltaica convierte la luz en electricidad.
Una celda básica tiene alrededor de 1/100 de pulgada de grosor, con una amplia gama de áreas de superficie. Una vida útil típica es de más de 25 años, y hay celdas instaladas que han producido electricidad de manera confiable durante más de 40 años. Esta longevidad se debe en última instancia a los revestimientos y las estructuras de marco que protegen las células.
Un módulo es un conjunto de celdas individuales, conectadas en serie y arreglos en paralelo diseñados para producir un rendimiento óptimo.
En una conexión en serie, el voltaje es aditivo, mientras que en una conexión en paralelo, la corriente es aditiva.
Una celda fotovoltaica típica produce alrededor de medio voltio de salida eléctrica. Cuando se conectan 36 células fotovoltaicas en serie, el resultado es un módulo de 18 voltios. Un módulo o panel es una serie de celdas individuales interconectadas y alojadas en un producto terminado. Un módulo fotovoltaico típico en una aplicación residencial mide alrededor de 2.5 pies por 5 pies, ya sea en azul o negro. Los marcos son de color aluminio o negros, y este último es la elección abrumadora de la mayoría de los propietarios en estos días (simplemente se ven mejor).
Es posible lograr una amplia gama de salidas de voltaje y corriente, dependiendo de cómo se conecten las celdas individuales entre sí. La cantidad de energía que puede producir un módulo es una función del área de superficie total, así como de la cantidad de luz solar que incide en el módulo.
Los módulos típicos son rectangulares y están disponibles en una variedad de tamaños y configuraciones. Los módulos pequeños (del tipo que se usa en las calculadoras portátiles) producen menos de un vatio de potencia, mientras que un módulo residencial típico produce alrededor de 200 vatios de potencia, más o menos.
Los módulos se caracterizan por:
Material celular o el tipo de proceso de silicio que se utiliza.
Material de acristalamiento
Marco y conexiones eléctricas
La característica más importante de una celda es la composición de la estructura del silicio. Las células monocristalinas pueden moldearse en un lingote de múltiples cristales. O los materiales cristalinos también pueden depositarse como una película delgada, lo que se conoce como silicio amorfo .
Las obleas de silicio individuales que se utilizan para fabricar células fotovoltaicas están incrustadas con contactos metálicos (cables). Las celdas están recubiertas con un material antirreflectante para que cada celda absorba la máxima cantidad de luz solar.
Las células monocristalinas son más eficientes que las policristalinas porque, en las células policristalinas, los límites entre granos introducen resistencia al flujo de corriente (que consume energía). El silicio amorfo es mucho menos costoso de fabricar, pero solo es la mitad de eficiente para convertir la luz solar en energía eléctrica utilizable. En términos prácticos, esto significa que un sistema amorfo requiere el doble de área de superficie para producir la misma cantidad de energía. Dependiendo de la superficie disponible, esto puede ser un problema o no. En la mayoría de las aplicaciones residenciales, el espacio adecuado en el techo es limitado, por lo que la eficiencia es un factor importante.
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