Las células fotovoltaicas o paneles solares son dispositivos electrónicos que transforman la energía luminosa, la luz, en electricidad.
Lo anterior significa que estas células fotovoltaicas absorben los fotones de la radiación solar para liberar electrones que pueden utilizarse en una corriente eléctrica. Los paneles solares no son más que varias celdas operando de conjuntamente para crear un mayor potencial eléctrico. La mayoría de los paneles tiene 36 o más celdas.
¿Qué son las células fotovoltaicas?
Las células fotovoltaicas, también conocidas como células solares, son dispositivos que convierten la luz del sol directamente en electricidad. Están fabricadas principalmente de silicio cristalino y silicio monocristalino, que son materiales semiconductores. Cuando la luz solar incide sobre estas células, se produce una reacción que genera corriente continua (DC). Esta corriente es luego convertida a corriente alterna (AC) para ser utilizada en nuestras casas y conectada a la red eléctrica.
¿Cómo funcionan las células fotovoltaicas?
Para contestar de forma concreta, estos artefactos se fabrican a partir de dos tipos de materiales semiconductores, en donde uno tiene una carga positiva (+) y otro cuenta con una carga negativa (-).
Cuando estas celdas se exponen a la luz natural a través de los paneles solares, permiten que un fotón de la energía solar “arranque” un electrón, dicho electrón queda libre y crea un “hueco”, el cual ocupará otro electrón que fue arrancado de su propio átomo.
La función de estas celdas solares fotovoltaicas es causar que los electrones libres pasen de un material semiconductor a otro buscando un “hueco” que puedan ocupar. Lo anterior genera una diferencia de voltaje y en consecuencia una corriente eléctrica.
Esto quiere decir que se generará un flujo de electricidad del punto de mayor potencial al de menor potencial, y esto ocurrirá hasta que ambos puntos tengan el mismo potencial.
¿Quién inventó los paneles solares?
En relación a la historia de los paneles solares y células fotovoltaicas, esta dio inicio con el descubrimiento del efecto fotoeléctrico en el año 1839. El francés Alexandre-Edmond Becquerel, puso cloruro de plata en una solución ácida, la iluminó y posteriormente conectó electrodos de platino, generando así corriente eléctrica.
Para el año de 1883, Charles Fritts fabricó la primer célula solar, misma que tenía, además del semiconductor, una delgada capa de oro.
Dicho dispositivo alcanzó una eficiencia del 1%. Sin embargo, desde entonces se comenzó a experimentar con distintos materiales semiconductores (que conducen una ligera carga eléctrica) para incrementar la eficiencia de las celdas fotovoltaicas, dando pie a la existencia de las que tenemos en la actualidad.
Con la evolución tecnológica la energía renovable solar ha llegado a gran cantidad de países como una fuente vital para la producción de energía eléctrica. El panel solar es considerado uno de las herramientas de generación de energía con más rentabilidad hoy en día y para el futuro.
Lo anterior se debe a que el sol es un recurso que, en teoría, no va a terminarse, al igual que la energía fotovoltaica no genera contaminación debido a que libera CO2.
Hoy en día, la eficiencia de los módulos fotovoltaicos se encuentra alrededor del 18%, dependiendo de las condiciones climáticas y las propiedades con las que estén fabricadas. Por ejemplo, las que tienen menos eficiencia alcanzan un 6%, mientras que, diversos experimentos han conseguido eficiencias de más de 40%.
La eficiencia de una celda o un módulo fotovoltaico se relaciona con diversos aspectos, uno de ellos, consiste en la clase de material semiconductor con que se fabriquen. Asimismo, es importante el porcentaje de la radiación solar que llega a la celda y se refleja, por tanto, se desaprovecha.
El factor anterior es de tal relevancia que se han creado recubrimientos especiales, los cuales pueden absorber la luz de forma uniforme, sin depender del ángulo del módulo en relación al sol.
Tipos de células solares
Existen diversos tipos de células solares en el mercado, cada una con características y aplicaciones específicas. Algunas de las más comunes son las de silicio cristalino, silicio monocristalino, y silicio amorfo. Estas varían en eficiencia, costo y aplicación, siendo las de silicio cristalino las más utilizadas en instalaciones fotovoltaicas residenciales y comerciales.
Componentes de una celda o célula fotovoltaica
Una célula fotovoltaica está compuesta por varias capas y componentes que trabajan conjuntamente para convertir la luz solar en electricidad. Estos componentes incluyen el material semiconductor, que es generalmente de silicio cristalino o silicio amorfo, y otros elementos como el led solar que indica el funcionamiento del sistema.
¿De qué están hechas las células fotovoltaicas?
En su mayoría, las células solares se fabrican a partir de materiales especiales llamados semiconductores de silicio, que hoy en día es uno de los materiales que más se emplea internacionalmente. Para producir una cantidad de energía solar fotovoltaica útil se requiere interconectar cierto número de celda fotovoltaica, creando así placas solares.
Entre los componentes de un módulo fotovoltaico usual es posible hallar distintas capas como las siguientes:
- Cubierta de vidrio templado.
- Varias subcapas de material encapsulante, el cual se encarga de proteger las células; pues cuentan con una alta transmisión de la radiación y una degradabilidad mínima a lo largo del tiempo.
- Células fotovoltaicas.
- Cubiertas posteriores de vidrio, normalmente opacas y de color claro para reflejar la luz que traspasó la celda solar. Lo anterior provoca que la luz vuelva al frente del panel y que atraviese las céldas fotovoltaicas nuevamente hasta ser absorbida.
- Un marco de acero inoxidable o aluminio anodizado que soporta a todo el conjunto.
Cabe mencionar que la energía renovable solar dependerá en gran parte de la latitud en que se instalen los paneles solares; pues a partir de la latitud puede sacarse mayor o menor provecho de los rayos solares.
La eficiencia de una instalación fotovoltaica va a depender en gran forma de la orientación e inclinación en relación a la luz solar.
De modo que, los materiales son importantes, pero contar con expertos que puedan instalar de manera adecuada estos sistemas también es fundamental, pues los paneles solares junto con las células fotovoltaicas tienen muchas aplicaciones.
Principales aplicaciones de las celdas fotovoltaicas
Respecto a las aplicaciones de la energía renovable solar fotovoltaica, podemos hallar muchas y muy variadas. En este sector, están desde grandes plantas de generación de electricidad por medio de paneles fotovoltaicos, hasta las pequeñas lámparas solares para jardines.
Células solares en la industria
Los sistemas de generación de energía a partir de celdas fotovoltaicas y paneles solares han sido de gran importancia para la industria de la iluminación. Especialmente el alumbrado público.
El de alumbrado público, a través de los sistemas fotovoltaicos se ha convertido en una de las soluciones que generan más ahorros alrededor del mundo, pues iluminar las carreteras, avenidas, calles, cruces, áreas recreativas, estacionamientos, entre otros espacios públicos, hoy es posible a bajo costo y con gran eficiencia.
Asimismo, es posible encontrar luminarias que trabajar a partir de paneles solares y celdas fotovoltaicas en anuncios publicitarios, paradas de autobús, grandes industrias o almacenes que utilizan campanas LED para alumbrar enormes espacios. Sin embargo, el tamaño tampoco es factor para ahorrar, pues también existen estos sistemas para casas.
Celdas solares en el hogar
Los espacios no son impedimento para implementar estos sistemas, si bien podemos decir que algunas casas tienen pocos metros cuadrados. Se puede utilizar la azotea para colocar los paneles solares y conseguir el mayor beneficio de los rayos del sol.
Los expertos en iluminación harán el análisis de las distintas zonas donde se vayan a implementar sistemas solares con celdas fotovoltaicas, pues necesitan conocer si van requerirse postes solares, controladores y otros complementos.
Por tanto, la adaptación con la que cuentan dichos sistemas de generación de energía a través de células fotovoltaicas y paneles solares los hace de las mejores opciones en cuanto a energías renovables se refiere, pues son útiles en diferentes tipos de industrias y en el hogar.
Otro tipo de aplicaciones se basa en las instalaciones fotovoltaicas autónomas y las de red. A continuación las veremos.
Aplicaciones autónomas
Éstas son en las que los paneles solares dan abasto a todo el lugar en el que absorben la energía solar; como suministro de energía para casas o sistemas de alumbrado público.
Aplicaciones en red
Esta clase de aplicaciones son en las que la energía producida no se consume en el mismo lugar de producción, sino la que se vende al país al que pertenece la instalación, como los “parques” o “huertos” solares.
Cabe destacar que nuestro país es uno de los 5 países en el mundo que cuenta con un gran potencial de radiación solar (5 kWh/m² por día). Lo anterior convierte a México en un territorio ideal para invertir en este tipo de tecnología. Además, cada día es más fácil acceder a estos sistemas con paneles solares y células fotovoltaicas.
¿Cómo instalar celdas fotovoltaicas?
La instalación de celdas fotovoltaicas requiere de un proceso detallado y cuidadoso. Es esencial contar con un experto en instalaciones fotovoltaicas para asegurar que el sistema funcione de manera óptima. El primer paso es determinar la ubicación ideal para los paneles solares, considerando la orientación e inclinación adecuada para maximizar la captación de la luz solar. Luego, se procede a la instalación del módulo fotovoltaico, conectando cada célula solar y asegurando que todo el sistema esté correctamente interconectado. Finalmente, se conecta el sistema a la red eléctrica y se realiza una serie de pruebas para garantizar su correcto funcionamiento.
¿Dónde comprar paneles solares?
En el mercado actual es posible hallar una gran variedad de alternativas en relación a los sistemas de energía renovable fotovoltaica. No obstante, los especialistas en energía solar deben de tener certificaciones y proyectos reconocidos, como el caso de la instalación de luminarias all in one dentro del circuito exterior mexiquense, en el Estado de México.
Hoy en día se pueden encontrar alternativas de sistemas de energía solar a partir de células fotovoltaicas y paneles solares tanto para grandes industrias como para hogares.
Los expertos en esta industria siempre deben ofrecer la mejor solución posible respecto a las necesidades y deseos de cada cliente. Si necesitas conocer cómo podría ayudar la instalación de un sistema fotovoltaico en tu propiedad o proyecto puedes contactarnos y obtendrás la mejor atención en el sector de la energía renovable solar.
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