Los sistemas de energía solar son cada vez más populares, especialmente porque permiten la sostenibilidad y el ahorro.
En el artículo anterior hemos hablado de qué es una célula fotovoltaica, que es el componente básico de un panel solar. Sin embargo, en este artículo, discutiremos cómo se construyen y funcionan.
¿Cómo se construye una celda solar?
Hay muchas formas de fabricar células solares, según el tipo de fabricante que elija. Sin embargo, todos buscan mejorar la eficiencia al tiempo que reducen los costos económicos de fabricación.
Sin embargo, uno de los métodos más comunes para construir células solares se puede resumir en los siguientes pasos: purificar el silicio, texturizar la superficie frontal, crear emisores, reducir los reflejos en la superficie frontal y crear contactos frontales y posteriores.
A continuación, detallamos cada uno de estos pasos, que le ayudarán a seguir descubriendo cómo funcionan los paneles solares.
Purifica el silicio que se utilizará como sustrato semiconductor.
El silicio purificado se funde para formar un lingote, que es cilíndrico en el caso de los cristales o cúbico en el caso de los policristalinos.
Córtalo al tamaño requerido, púlelo y luego límpielo para comenzar el proceso de construcción.
Luego, la superficie se texturiza, el propósito es reducir el reflejo de la luz frontal. El concepto de textura se refiere al proceso que se lleva a cabo por «ataque químico» para que la estructura mantenga una forma piramidal o formas irregulares de diferentes tamaños. Estas pirámides generadas pueden reducir los reflejos.
Después del texturizado de la superficie frontal, se debe formar el emisor, que se forma por la difusión de átomos de fósforo. La formación de emisores no es un proceso rápido. Se realiza mediante un proceso llamado «dopaje» (o dopaje en inglés). Dado que el fósforo es un elemento químico bien conocido, el dopaje se realiza mediante impurezas dedicadas a la donación de electrones. Pero, ¿cómo y dónde ocurre este proceso químico? En un horno que funcione a una temperatura alta de 800ºC a 900ºC. Aquí es donde se utiliza fósforo o boro, según el tipo de célula a obtener (N o P)
Luego, coloque una capa muy fina de SiO2 o SINx para reducir aún más los reflejos de la superficie frontal. Después de este paso, se forma un contacto frontal en el emisor ya construido. La tarea de los contactos creados es recolectar los electrones generados por la radiación solar en la batería.
Finalmente, el contacto trasero está hecho de un material muy similar al material utilizado en el contacto delantero. Tanto este contacto (frontal) como el posterior están expuestos a altas temperaturas para garantizar que el metal se adhiera correctamente al silicio.
Posteriormente, estas baterías se conectan en serie y en paralelo para el agrupamiento eléctrico y un proceso de empaque, que se explicará en otro artículo, para obtener paneles solares instalables.
Funcionamiento de una célula fotovoltaica
El trabajo de una batería es mover electrones libres de un material semiconductor a otro para encontrar «huecos» que llenar. Esto crea una diferencia de potencial, y por lo tanto una corriente, es decir, la corriente fluye desde un punto con mayor potencial a un punto con menor potencial, hasta que los potenciales de los dos puntos son iguales.
Como fuente importante de energía eléctrica, la energía solar se ha popularizado en varios países y también se considera una de las fuentes de energía del futuro, porque el sol es un recurso inagotable y esta energía no produce residuos. Actualmente, la eficiencia de las células solares es de alrededor del 12%, dependiendo de las condiciones climáticas y los materiales de fabricación. La eficiencia más baja es del 6% y en el laboratorio, la eficiencia ha alcanzado el 42%.
La eficiencia de una batería o panel está relacionada con varios factores, uno de los cuales es, por supuesto, el material semiconductor elegido por el fabricante. Además, qué porcentaje de la luz solar que llega a la célula se refleja y se desperdicia es muy importante. Este coeficiente de reflexión es muy importante, por lo que el revestimiento especial desarrollado puede absorber la luz de manera uniforme independientemente del ángulo del panel con respecto al sol.
La energía solar depende en gran medida de la latitud donde se instalen los paneles, por lo que se puede aprovechar más o menos el potencial de los rayos solares. La eficiencia de la instalación dependerá de la dirección e inclinación del equipo hacia el sol.
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