CÈLULAS SOLARES

Las CÈLULAS SOLARES  son la parte mas importante de un panel solar……

GALER´IA _ En las siguientes imágenes encontrarás información acerca de la célula solares sólo tienes que hacer clic en ellas

La celula solar fotovoltaica estàn fabricada con un material semiconductor como el silicio

 

¿Qué son las CÈLULAS SOLARES ?

Las células solares se utilizan para capturar energía solar y crear electricidad en la mayoría de los paneles solares. Los paneles solares que con mayor frecuencia se ven en hogares y empresas, paneles fotovoltaicos (PV), todos utilizan células solares.

Las células solares son planas, de color oscuro y brillantes.
Lo más importante es que cada celda contiene todo lo necesario para transformar la luz solar directamente en electricidad limpia.

Todos los demás componentes se usan solo para aumentar la producción y transformar la electricidad de CC a CA.

¿Cómo se hace una celda solar?

Las  cèlulas solares son una organización compleja y precisa de muchos materiales diferentes.

La capa superior de las células solares está compuesta de vidrio con una capa antirreflectante. El vidrio protege los materiales debajo de él, mientras que la capa antirreflectante ayuda a que llegue más luz solar a los semiconductores.

Cuando miras una célula solar, verás un pequeño patrón de cuadrícula. Esta es una cuadrícula de delgadas tiras metálicas debajo del vidrio.

El vidrio, la capa antirreflectante y las tiras metálicas crean la capa superior de la celda.
La capa intermedia de la célula solar es la sección más importante. Es donde la energía solar se transforma en electricidad a través del efecto fotovoltaico y consta de dos capas de semiconductores.

La primera capa está compuesta de material de tipo n. Generalmente se trata de silicio mezclado con pequeñas cantidades de fósforo, lo que hace que el silicio tenga una carga negativa.

La segunda capa es un material de tipo p.Este material tiene carga positiva, y generalmente se fabrica mezclando silicio con pequeñas cantidades de boro.
La capa inferior de la célula solar tiene dos partes.

Hay un electrodo metálico trasero directamente debajo del semiconductor de tipo p. Este electrodo posterior funciona con la rejilla metálica en la capa superior para crear una corriente eléctrica.

La capa final es una capa reflectante para reducir la pérdida de luz solar en el sistema. Diferentes celdas solares pueden usar diferentes materiales dependiendo de su uso previsto y el costo deseado.

También pueden tener capas adicionales a las ya mencionadas. Sin embargo, todas las células solares usan esta configuración básica.

¿Cómo funciona una célula solar?

Echemos un vistazo rápido a cómo funciona una célula solar. Cuando la luz del sol brilla en una célula solar, la luz puede reflejarse, absorberse o pasar a través de ella.

Solo la luz absorbida por los materiales semiconductores puede generar electricidad. El revestimiento antirreflectante alienta a que rebote menos luz y los respaldos reflectantes alientan a que pase más luz que rebote en el sistema.

Es imposible crear un sistema que absorba el 100% de la luz, pero los avances continúan mejorando la eficiencia.
Una vez que la luz llega a la capa intermedia, los semiconductores absorben la luz. Los fotones, pequeños paquetes de energía contenidos en toda la luz, luego aumentan la energía dentro de los átomos de los semiconductores.

El material de tipo n contiene electrones en exceso en los anillos externos de sus átomos. Cuando se activa, esos electrones se sueltan e inmediatamente comienzan a buscar algo con lo que vincularse.

El material de tipo p tiene agujeros en los anillos externos de sus átomos, lo que significa que necesita más electrones para completarse. Los electrones liberados se mueven para llenar los agujeros.

Algunos de los electrones llenarán inmediatamente los agujeros donde se encuentran las capas nyp , sin crear electricidad. Sin embargo, una barrera se forma rápidamente.

Esto es cuando la rejilla metálica en la parte superior y el electrodo metálico trasero de la célula solar se vuelven importantes. La rejilla metálica en la parte superior atrae hacia ella los electrones libres de la capa n.

El movimiento forzado de estos electrones en una dirección crea una corriente eléctrica. Estos electrones se envían a través de un circuito externo que utiliza una carga de energía para capturar la corriente eléctrica.

Una vez que se captura esa electricidad, el electrón continúa moviéndose a través del circuito hasta que alcanza el electrodo posterior, que está cerca de la capa p. Los electrones luego llenan los agujeros en el material de tipo p y el circuito está completo.

¿Cómo se usan las células solares en un sistema solar doméstico?

 

Cada célula solar tiene la capacidad de producir una cantidad específica de electricidad. Para aumentar la producción eléctrica, muchas células solares están conectadas para hacer un panel solar.

A pesar de que un panel solar se maneja como una sola pieza, cada celda funciona de forma independiente. El panel solar recoge la electricidad de cada celda.

Su casa requerirá más de un panel solar para crear suficiente electricidad para satisfacer sus necesidades. Cuando se conectan varios paneles solares, se convierte en una matriz o sistema solar.

En una matriz solar, toda la electricidad de cada panel solar se envía a través de un inversor. El inversor transforma la electricidad de CC creada por las células solares en electricidad de CA, que usted usa en su hogar.

Aunque los paneles solares son lo que usted compra para alimentar su hogar, son las células solares las que hacen el trabajo más importante.

Las células solares  o celdas solares crean electricidad directamente desde la luz solar que su casa recibe todos los días. Todos los demás elementos del sistema solar solo están ahí para hacer que este sistema sea más eficiente y transformar el DC en electricidad de CA. Sin el diseño único de las células solares, la energía solar no sería posible.

¿Cuáles son los tipos de celdas solares?

Los tres tipos de células solares

 

Hay tres tipos básicos de cèlulas solares. Las células monocristalinas se cortan de un lingote de silicio cultivado a partir de un único cristal grande de silicio, mientras que las células policristalinas se cortan de un lingote formado por muchos cristales más pequeños. El tercer tipo es la célula solar amorfa o de película delgada.

Células solares amorfas

La tecnología amorfa se ve con mayor frecuencia en paneles solares pequeños, como los de calculadoras o lámparas de jardín, aunque los paneles amorfos se usan cada vez más en aplicaciones más grandes.

Se hacen depositando una fina película de silicio sobre una lámina de otro material, como el acero. El panel está formado de una sola pieza y las celdas individuales no son tan visibles como en otros tipos de paneles solares.

La eficiencia de los paneles solares amorfos no es tan alta como la de las células solares cristalinas.

Debido a su menor densidad de potencia; las células amorfas requieren hasta tres veces el número de paneles para una instalación estándar para lograr la misma potencia de salida; por lo tanto, ocupando más espacio utilizable.

Las células solares amorfas tienen una vida útil mucho más corta, por lo que devuelven una inversión mucho más pequeña para su inversión.

Células solares cristalinas

El gran debate: monocristalino o policristalino

Mucha gente dice ‘¿Cuál es la diferencia entre mono y poli? Escuché que mono es mejor que poli. Las respuestas a estas preguntas son ‘no mucho’ y ‘no’.

¿Cómo se hacen las celdas solares ?

Las cèlulas solares mono se preparan haciendo crecer un lingote cilíndrico de silicio cristalino a partir de un pequeño cristal de siembra. El lingote es un cristal, de ahí el nombre ‘monocristalino’ o monocristalino.

Este lingote se recorta en un cuadrado y se corta en obleas. La celda «monocristalina» es más efectiva cuando se coloca a 0 ° (norte en el hemisferio sur y sur en el hemisferio norte).

Mientras que las células poli se hacen vertiendo silicio fundido en un molde cuadrado y lo que permite establecer. Como el silicio se enfría a diferentes velocidades (el exterior se fragua más rápido que el interior) y no hay un cristal de siembra para ‘crecer’, el nuevo material del bloque resultante contiene muchos cristales.

Esto le da el nombre de «poli- o multicristalino» y da a las celdas resultantes su aspecto brillante multifacético. La celda «policristalina» debido a su superficie multifacética es de alto rendimiento en condiciones de poca luz y en las superficies del techo este y oeste.Otra ventaja es que por metro cuadrado de espacio tiene una potencia de producción de energía mucho más grande.

Entonces la pregunta nuevamente, ¿cuál es mejor? ¿Qué tal una pregunta para una pregunta? ¿Cómo definimos mejor?

¿Es mejor en realidad más eficiente? La respuesta aquí es sí!

Las celdas Poly tienen pérdidas internas asociadas con las líneas fronterizas donde se encuentran las diferentes facetas cristalinas. Las células mono, siendo solo un cristal, no tienen estas pérdidas internas.

Las cèlulas solares  mono también tienen otra ventaja. La orientación específica del monocristal permite la creación de pirámides de superficie. Estas pirámides ayudan a absorber más luz en el módulo.

Los diferentes fabricantes también usan muchas otras técnicas de procesamiento para mejorar su eficiencia. Siempre verifique los datos de su módulo para ver qué más se hace para optimizar la eficiencia de la celda.

Tabla de eficiencia de la celda Suntech (v0809)

• Eficiencia de la celda 180W-Ad 200W-Ub
• Mono 17.5% 16.1% Poly 16.0% 15.2%

¿Más eficiente significa más potencia? La respuesta aquí es sí, para la misma área.

Un módulo mono de 180W con un área de 1,28 m2 puede tener una eficiencia del 14,1%, mientras que un módulo de 200W con un área de 1,47 m2 puede ser un 13,6% eficiente.

Entonces, la eficiencia es solo una medida de la salida del módulo en función del área del módulo: cuanto mayor sea la eficiencia, más potencia se obtendrá del mismo tamaño de panel.

O para verlo de otra manera, la misma salida con menos módulos. Esto podría ser muy importante cuando el espacio disponible en el techo sea un problema.

¿Más eficiente significa más energía en el mundo real?

La respuesta aquí es no.

Entonces, la siguiente pregunta es ¿por qué no y cómo sabemos cuál da más energía en el mundo real?

La energía es Wh (o kWh), no solo W (o kW), por lo que también debemos tener en cuenta los factores climáticos, como la intensidad de la luz solar, la cantidad de nubes y la temperatura ambiente.

Para mostrar esto más fácilmente, muchos fabricantes de módulos otorgarán una clasificación de «características de temperatura» o una clasificación NOCT (temperatura nominal de la celda de funcionamiento).

Estas clasificaciones dan una indicación de cómo los módulos funcionarán ‘en el techo’ en lugar de ‘en el laboratorio’.

Celdas solares para casas

Los módulos fotovoltaicos (PV) producen electricidad a partir de la luz solar y son maravillosamente simples, efectivos y duraderos. Se orientan al sol y, sin partes móviles, pueden hacer funcionar sus electrodomésticos, cargar sus baterías o generar energía para la red eléctrica.

Una matriz fotovoltaica es el colector de energía, el «generador» solar y lo hace a través del efecto fotovoltaico.

Describe la forma en que las células fotovoltaicas crean electricidad a partir de la energía que reside en los fotones de la luz solar. Cuando la luz del sol golpea una célula fotovoltaica, la célula absorbe algunos de los fotones y la energía de los fotones se transfiere a un electrón en el material semiconductor.

Con la energía del fotón, el electrón puede escapar de su posición habitual en el átomo semiconductor para formar parte de la corriente en un circuito eléctrico.

La mayoría de las células fotovoltaicas pertenecen a una de dos categorías básicas: silicio cristalino o película delgada.

Los módulos de silicio cristalino se pueden diseñar a partir de silicio monocristalino, policristalino o de cinta. Thin-film es un término que abarca una gama de diferentes tecnologías, incluido el silicio amorfo, y una serie de variaciones que utilizan otros semiconductores como telururo de cadmio o CIGS (diseleniuro de galio e indio de cobre). La tecnología de capa fina genera mucho del parloteo actual de I + D, pero los módulos cristalinos actualmente capturan más del 80% del mercado.

Para utilizar la energía de la matriz, también puede necesitar otros componentes, como inversores, controladores de carga y baterías, que conforman un sistema solar-eléctrico . Los componentes requeridos dependen del tipo de sistema diseñado. Los tipos de sistema incluyen:

SISTEMAS PV-DIRECTOS: estos son los sistemas solares-eléctricos más sencillos, con el menor número de componentes (básicamente el conjunto fotovoltaico y la carga).

Debido a que no tienen baterías y no están conectadas a la RED, solo alimentan las casas cuando el sol está brillando. Esto significa que solo son apropiados para algunas aplicaciones seleccionadas, especialmente bombeo de agua y ventilación: cuando el sol brilla, el ventilador o la bomba funcionan.

SISTEMAS FUERA DE LA RED: Aunque son más comunes en ubicaciones remotas sin servicio de utilidad, los sistemas de energía solar fuera de la red pueden funcionar en cualquier lugar.

Estos sistemas funcionan independientemente de la red para proporcionar toda la electricidad de un hogar.

Estos sistemas requieren un banco de baterías para almacenar la electricidad solar para usar durante la noche o el clima nublado, un controlador de carga para proteger el banco de baterías de una sobrecarga, un inversor para convertir la potencia del campo FV de CC a CA para usar con electrodomésticos de CA y todo las desconexiones necesarias, la supervisión y el equipo de seguridad eléctrico asociado.

SISTEMAS CONECTADOS A LA RED  CON RESPALDO DE LA BATERÍA: Este tipo es muy similar a un sistema sin conexión a red en el diseño y los componentes, pero agrega la red pública, que reduce la necesidad de que el sistema proporcione toda la energía todo el tiempo.

SISTEMAS CONECTADOS A LA RED SIN BATERÍAS: Estos sistemas fotovoltaicos más comunes también se conocen como conectados a la red, conectados a la red, interactivos con los servicios públicos, conectados a la red o conectados a la red.

Generan electricidad solar y la dirigen a las cargas y a la red de suministro eléctrico, compensando el uso de electricidad de una casa o negocio. Los componentes del sistema se componen simplemente de la matriz fotovoltaica, inversor (es) y equipo de seguridad eléctrico requerido (es decir, fusibles / interruptores / desconexiones / monitoreo).

Vivir con un sistema de energía solar conectado a la red no es diferente de vivir con electricidad de la red pública, excepto que parte o la totalidad de la electricidad que utiliza proviene del sol.

(El inconveniente de estos sistemas sin batería es que no brindan protección frente a interrupciones: cuando falla la red eléctrica, estos sistemas no pueden funcionar).

¿Cuáles son las ventajas y desventajas de las células solares fotovoltaicas?

 

 

 

¿Cuáles son las ventajas?

Amigable con el medio ambiente

La principal ventaja de utilizar un sistema solar es el hecho de que los paneles solares no generan gases de invernadero, ya que ofrece un gran alcance que garantiza beneficios para todo el ecosistema. 

Con las células solares, no habría daños causados ​​al medio ambiente, ya que casi no se produjo contaminación. La descarga de residuos y la contaminación es inevitable en relación con la producción de células solares, el transporte de estos cuando se instala. 

Bajo mantenimiento

En general, los sistemas solares no requieren mucho mantenimiento. El sistema solar tendrá que mantenerse limpio, por lo que limpiarlo un par de veces al año hará el trabajo. 

Los fabricantes de paneles solares más confiables a menudo dan una garantía de 20-25 años. Además, como el sistema solar no tiene partes móviles, la única parte que se debe cambiar después de 5-10 años es el inversor, ya que es el único que trabaja continuamente para convertir la energía solar en electricidad y calor. 

Reduce  el monto de las facturas de electricidad

A medida que el sistema solar convierta la energía solar que recibe del sol en electricidad, tendrá el potencial de proporcionarnos un suministro adicional de electricidad a medida que recibamos luz solar ilimitada

 En otras palabras, dado que vamos a satisfacer algunas de nuestras necesidades energéticas, la electricidad que el sistema solar ha generado y las facturas de electricidad caerán en su correspondencia. 

Recurso renovable

La energía solar es una fuente renovable o infinita. Podría ser aprovechado en todas las áreas del mundo y está disponible todos los días. No podríamos quedarnos sin energía solar, a diferencia de otras fuentes de energía. 

Se ha dicho que la energía solar será accesible siempre que tengamos el sol, por lo tanto, la luz del sol estará disponible durante aproximadamente 5 mil millones de años, según los científicos. 

¿Cuáles son las desventajas de las células solares fotovoltaicas?

Dependiente del clima

Los paneles solares dependen de la luz solar para reunir efectivamente la energía solar. Aunque la energía solar todavía se puede obtener durante los días nublados o lluviosos, la eficiencia del sistema solar disminuye.

 Por lo tanto, unos pocos días nublados podrían tener un gran efecto en el sistema solar, y particularmente el hecho de que la energía solar no podría ser recolectada durante la noche.

Alta inversión

El costo inicial de comprar un sistema solar es bastante alto, a pesar de los avances en la tecnología. Incluso cuando se ignora el costo de los paneles, el sistema requerido para almacenar la energía para su uso también podría ser bastante costoso.

 Esto incluye el pago por el inversor, las baterías, el cableado y la instalación. Sin embargo, las tecnologías solares se desarrollan constantemente, por lo que es seguro asumir que los precios disminuirán en el futuro. Sin embargo, el resultado de la energía producida es gratis. 

Eficiencia

Con los paneles solares de buena calidad instalados para el sistema solar, el potencial de la energía convertida en electricidad podría alcanzar un 22% estimado, sin embargo, la mayoría de los paneles solares utilizados son bastante ineficientes. Menos del 14-15% de la energía que les llega se convertirá en electricidad.

Requiere mucho espacio

Cuanta más energía solar se produzca, más paneles solares se necesitan ya que queremos recolectar tanta luz solar como sea posible para convertirla en energía solar. 

Los paneles solares requieren mucho espacio, ya que algunos techos no son lo suficientemente grandes para todos, otra forma alternativa es instalar los paneles solares en un lugar o área que tenga suficiente acceso a la luz solar. Pero de todos modos, si no hay más espacio para los paneles, la energía solar 

¿Qué son las celdas de combustible de hidrogeno?

 

Las células de combustible de hidrógeno convierten directamente la energía química del hidrógeno en electricidad y liberan agua y calor útil como subproductos.

Las pilas de combustible de hidrógeno son libres de contaminación y tienen una mayor eficiencia que la tecnología de combustión tradicional.

La operación de las celdas de combustible de hidrógeno es similar a la de una batería. La celda de combustible de hidrógeno tiene dos electrodos: un ánodo y un cátodo, que están separados por una membrana.

El oxígeno pasa sobre el cátodo y el hidrógeno pasa sobre el ánodo. El hidrógeno reacciona con un catalizador en el ánodo que convierte el hidrógeno en iones cargados positivamente (H +) y electrones cargados negativamente (e-).

Los electrones que salen de las cèlulas  se usan como energía eléctrica para alimentar un motor eléctrico. Los iones de hidrógeno luego pasan a través de la membrana hacia el cátodo y se combinan con el oxígeno y los electrones para producir agua.

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