Este artículo pretende dar unas nociones básicas y explicar de forma sencilla cómo se fabrican y de qué materiales están hechos los paneles solares fotovoltaicos. En un primer artículo (Así funciona un panel solar) explicamos el funcionamiento de un panel solar.
Las celdas solares son la parte más esencial del panel, en ellas se produce la transformación de la energía solar en eléctrica y por tanto, la tecnología fotovoltaica propiamente dicha reside en ellas.
Las celdas están fabricadas en silicio cristalino (principalmente). Los materiales para celdas solares suelen ser silicio cristalino o arseniuro de galio. Este último se fabrica especialmente para uso fotovoltaico, principalmente para sistemas de concentración fotovoltaica (muy utilizada en tecnología espacial y que atenderemos debidamente en futuros artículos). Por su parte, los cristales de silicio están disponibles en lingotes normalizados, que son más baratos, y que son producidos en masa para el consumo de la industria microelectrónica principalmente. El silicio policristalino tiene una menor eficacia de conversión, pero también menor coste.
El silicio se obtiene por reducción de la sílice, que es uno de los compuestos más abundantes en la corteza terrestre. Mediante procesos químicos se procede a su purificación hasta que las impurezas están por debajo de una determinada cantidad. Así se obtiene el silicio en condiciones óptimas para utilizarse en tecnología fotovoltaica.
Con el silicio fundido, se realiza un proceso de crecimiento cristalino que consiste en formar capas monomoleculares alrededor de un germen de cristalización o de un cristalito inicial. Las nuevas moléculas se adhieren en la cara donde su adhesión libera más energía de forma preferente. Las diferencias energéticas suelen ser pequeñas y pueden ser modificadas por la presencia de dichas impurezas o cambiando las condiciones de cristalización. El procedimiento más empleado en la actualidad es el Proceso Czochralski, pudiéndose emplear también técnicas de colado. El Silicio cristalino así obtenido tiene forma de lingotes.
Los lingotes son cortados en láminas de un espesor micrométrico llamadas “obleas”, a las que se les da un tratamiento “dopante” con otros minerales (Fósforo, arsénico, boro o antimonio) y así poder obtener las distintas formas dopadas tipo N o P.
Finalmente, se procede a limpiar de impurezas y suciedad dichas obleas mediante procesos de decapado, y ultrasonidos entre otros.
Las células de silicio más empleadas en los paneles fotovoltaicos se dividen en tres subcategorías:
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Panel monocristalino vs policristalino
Las células de silicio monocristalino están constituidas por un único cristal de silicio. Este tipo de células presenta un color azul oscuro uniforme.
- Las células de silicio policristalino que están constituidas por un conjunto de cristales de silicio, y su rendimiento por tanto es un poco inferior al de las células monocristalinas. Su color es un azul más intenso.
- Las células de silicio amorfo. Son menos eficientes y más económicas que las células de silicio cristalino. Este tipo es el que se utiliza en aplicaciones como relojes y calculadoras.
ARSENIURO DE GALIO
Es un material semiconductor del grupo III-V que principalmente se utiliza en células solares alta eficiencia. Principalmente se utiliza en tecnología de concentración solar y en sistemas espaciales. Las eficiencias que alcanzar rondan en la actualidad el 50% en elementos aislado y en condiciones de laboratorio, pero su potencial de crecimiento es enorme y las expectativas de futuro elevadas. Son también conocidas como células multiunión.
Este tipo de células solares permite un funcionamiento más estable a altas temperaturas, ya que las pérdidas son menores. También se reduce considerablemente la cantidad de semiconductor necesario para la obtención de potencias similares como veremos más en profundidad en nuestro artículo de concentración fotovoltaica.
Con este artículo damos por finalizada nuestra visión sobre cómo están hechos los paneles solares. En el siguiente artículo veremos cómo es el funcionamiento de la tecnología fotovoltaica tradicional.
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