Tipos de Células Solares y Componentes Clave del Módulo Fotovoltaico

Tipos de Células Solares

• Células de silicio monocristalino: Poseen una estructura muy uniforme. Se fabrican en cilindros que posteriormente se cortan en obleas. Su fabricación es lenta y consume mucha energía. Las mejoras en la eficiencia del silicio policristalino han hecho disminuir la presencia en el mercado de estas. Antes el material era más costoso y en la actualidad se han igualado.
• Células de silicio policristalino: Tienen una estructura no uniforme. Se fabrican en moldes rectangulares y su coste de fabricación es menor que el monocristalino. Hoy en día la mayoría son de este tipo. Poseen en la actualidad una eficiencia de 13%-16%, valores que van aumentando cada año.
• Células de capa fina: Se fabrican desde la década de los 90. El semiconductor se deposita en forma de fina capa sobre un sustrato de bajo coste (cristal en la mayoría). Los materiales que se suelen usar como semiconductor son el silicio amorfo, el cobre-indio-diselenio, el teluro de cadmio y el cobre-galio-selenio.

Las células de silicio amorfo poseen una estructura no cristalina, pudiendo depositarse como una capa fina en diversos tipos de soporte, abriendo la posibilidad de construir células flexibles. Su coste es bajo ya que no requiere un proceso de cristalización previo, sino que basta con extraer el oxígeno del óxido de silicio para obtenerlo. Uno de sus problemas es su menor eficiencia con respecto a las de silicio mono y policristalinas y, además, las juntas de silicio amorfo se degradan poco después de la exposición a la luz solar y su eficiencia se estabiliza en un valor inferior al inicial. Los fabricantes suelen dar este valor en las características. Su rendimiento es alrededor del 6%.

En las células de capa fina, las temperaturas de su fabricación son más bajas y, por tanto, la energía consumida es menor en el proceso, pero poseen desventajas como su baja eficiencia y, en algunos casos, la utilización del Cadmio que es altamente tóxico. La alternativa es emplear óxido de titanio que es inocuo y de bajo coste de fabricación.

Partes de un Módulo Fotovoltaico

• Cubierta frontal: Fabricada con vidrio templado y con un grosor de unos 3-4mm. Debe ser buen transmisor de la radiación solar y proteger contra los agentes atmosféricos. La superficie exterior de esta cubierta es antirreflectante y antiadherente.
• Encapsulado: Para proporcionar solidez a las células, estas se insertan en un material transparente que las aísla eléctricamente. Se emplean 4 métodos de encapsulado: el de etileno vinil acetato (EVA), el de butiral de polivinilo (PVB), el de teflón y el de resina. El encapsulado debe permitir la transmisión de la radiación solar y no degradarse con la luz ultravioleta.
• Cubierta posterior: Suele estar fabricada con polifluoruro de vinilo (PVF) o poliéster. Al igual que la cubierta frontal, sirve para proteger al módulo frente a los agentes atmosféricos y para aislarlo eléctricamente.
• Marco: Fabricado en aluminio anodizado por la mayoría de fabricantes. Sirve para proporcionar rigidez y resistencia al módulo.
• Conexiones: Se sitúan en la parte posterior del módulo, en una caja que las protege del polvo. Estas cajas deben tener como mínimo una protección IP54. En el momento del montaje se debe evitar que entre agua en la caja, lo que se logra mediante el uso de prensaestopas. En la actualidad, lo más común es que los módulos vienen provistos con cables y conectores diferentes para cada polo, haciendo su instalación más fácil y rápida.

Se pueden integrar en un inmueble formando parte de él, como el uso de módulos en fachadas, instalando paneles semitransparentes en ventanas, o módulos integrados con LED para proporcionar generación fotovoltaica de día e iluminación de noche.