Celdas solares

Las celdas solares son fabricadas a base de materiales que convierten directamente la luz solar en electricidad.
Hoy en día, la mayor parte de celdas solares utilizadas a nivel comercial son de silicio (símbolo químico: Si).  El silicio es lo que se conoce como un semiconductor.  Este elemento químico se encuentra en todo el mundo bajo la forma de arena, que es dióxido de silicio (SiO2), también llamado cuarcita.
Otra aplicación del silicio semiconductor se encuentra en la industria de la microelectrónica, donde es empleado como material base para los chips de computadoras y electrodomésticos.

celdassolares

1. luz solar (fotones) 4. capa de desviación
2. contacto frontal 5. capa positiva
3. capa negativa 6. contacto posterior

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Estructura de una celda solar

celdasolarLas celdas solares de silicio pueden ser de tipo monocristalinas, policristalinas, o amorfas; siendo las monocristalinas las de mayor eficiencia, aunque comparadas con las policristalinas, no es mucha la diferencia, ni es tampoco significante la diferencia de poder.

La principal diferencia entre ellas radica en la forma como los átomos de silicio están dispuestos, es decir, en la estructura cristalina de cada celda.

Existe además una diferencia en la eficiencia de cada celda. Por eficiencia se entiende el porcentaje de luz solar que es transformado en electricidad. Las celdas solares de silicio monocristalino y policristalino tienen casi el mismo y más alto nivel de eficiencia con respecto a las de silicio amorfo.

Una celda solar típica está compuesta de capas. Primero hay una capa de contacto posterior y, luego, dos capas de silicio. En la parte superior se encuentran los contactos de metal frontales con una capa de antireflexión, que da a la celda solar su típico color azul.

Durante la última década, se ha estado desarrollando nuevos tipos de celdas solares de materiales diversos, entre las que encontramos, por ejemplo, a las celdas de película delgada y a las celdas de CIS (diseleniuro de indio de cobre) y CdTe (telururo de cadmio). Éstas están comenzado a ser comercializadas.

Eficiencia de la celda solar:
Monocristalina:

12-15 %

Policristalina:

11-14 %

Amorfa:

6-7 %

Telururo de cadmio:

7-8 %

 

¿Cuantas celdas solares necesito para construir un panel solar?

celdassolaresPrimero necesitas saber cuanta energía eléctrica produce cada celda solar para definir la potencia en watts que generara el panel solar ya terminado. Por ejemplo, la celda solar que se muestra a la derecha genera 0.5 volts y 3.3 amperios cada una, esto es una potencia promedio de 1.65 watts. Por tanto, si requiere construir un panel fotovoltaico de 60 watts, solo divide este numero entre 1.65 para saber cuantas celdas fotovoltaicas necesitas por cada panel:

60w / 1.65 w = 36 celdas solares por panel.

Ahora, es importante comprender el concepto de:

  1. Conexión en serie; y,
  2. Conexión en paralelo.

Cuando unes celdas solares para crear un panel solar. Las celdas solares estan conectadas en serie cuando soldamos los polos positivos de la primera celda con los polos negativos de la siguiente celda. Este tipo de conexion se usa para sumar el voltaje de las celdas sin aumentar el amperaje.

Dos grupos de celdas solares están conectadas en paralelo cuando los polos positivos del primer grupo estan conectados al polo positivo del segundo grupo, sumando el amperaje sin aumentar el voltaje.

La parte azul frontal de la celda contiene dos líneas verticales blancas que son los polos negativos (bus bars) y la parte trasera de la celda contiene 6 cuadros blancos que son los polos positivos.

El color blanco de los polos es un compuesto de plata el cual no debe ser raspado ni removido. Las tiras metalizadas que se usan para unir las celdas deben soldarse a los polos negativos de la primera celda solar y a los 6 cuadros posteriores de la siguiente celda solar (polos positivos) para crear una conexión en serie.

4HilerasAsí, podríamos construir 4 tiras de 9 celdas solares cada una. Cada grupo de 9 celdas solares podrá conectarse nuevamente (en serie) con el siguiente grupo hasta tener un total de 4 grupos de 9 celdas solares conectados todos en serie. Esto es, 9 x 4  = 36 celdas solares en serie, a 1.65 watts por celda, esto nos da un total de 60 watts por cada panel solar.

Para probar el correcto funcionamiento de una celda fotovoltaica, es necesario exponer la celda a la radiación solar directa y medir su voltaje con un multímetro conectando a las terminales de la celda solar.

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Especificaciones por celda fotovoltaica

Potencia (Watts): 1.65 Wp
Corriente Promedio (Amps): 3.3
Voltaje promedio (Volts): 0.5
Ancho 200 μm = 0.2 mm
Dimensiones exactas: 3 1/4 pulgadas x 6 pulgadas, o 80 mm por 150 mm
Peso: 6 gramos

Costo de celdas fotovoltaicas para armar paneles solares

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