Los paneles solares han revolucionado la forma en que aprovechamos la energía, convirtiendo la luz solar en energía eléctrica y proporcionando una alternativa sostenible y ecológica a los combustibles fósiles. Pero, ¿alguna vez te has preguntado de qué están hechos los paneles solares y cómo se fabrican?
¿De qué están hechos los paneles solares?
Las células fotovoltaicas son el corazón de los paneles solares, ya que convierten la luz solar en electricidad. Además, una carcasa de vidrio, una lámina posterior y un marco conforman un panel solar completo con las células fotovoltaicas. La carcasa de vidrio protege estas células de los factores ambientales, mientras que la lámina posterior y el marco proporcionan soporte estructural. Aquí está la información detallada sobre estos componentes clave:
Células fotovoltaicas
Las células fotovoltaicas, también llamadas células solares, están hechas principalmente de materiales semiconductores, el silicio. Se sueldan en una estructura similar a una matriz entre los paneles de vidrio. Cuando la luz solar incide en las células, estas utilizan el efecto fotovoltaico (FV) para convertir la luz solar en electricidad. Hay tres tipos principales de silicio utilizados en los paneles solares:
Silicio monocristalino: Conocido por su alta eficiencia y su aspecto elegante, el silicio monocristalino está hecho de una única y continua estructura cristalina.
Silicio policristalino: Hechos de múltiples cristales de silicio, los paneles policristalinos son menos eficientes pero más rentables que sus contrapartes monocristalinas. Existe una diferencia significativa entre los paneles solares de silicio monocristalino y policristalino.
Silicio amorfo: Esta forma no cristalina de silicio se utiliza en paneles solares de película delgada y es más flexible, lo que la hace adecuada para diversas aplicaciones.
Marco metálico (normalmente de aluminio)
El marco metálico de un panel solar tiene varios propósitos. Además de mantener el panel en su lugar para que reciba la luz solar en el mejor ángulo, también evita que el panel solar se doble, se deforme o se combe debido a su propio peso o a factores externos como el viento o las cargas de nieve.
Lámina posterior
La capa exterior de un panel solar se conoce como lámina posterior solar que protege los componentes internos del panel solar, en particular las células solares. Funciona protegiendo los paneles solares contra diferentes y severas condiciones ambientales, radiación UV, humedad, polvo, etc. Las láminas posteriores también aseguran que los componentes eléctricos dentro del panel no se cortocircuiten o expongan a elementos externos, regulan la temperatura de las células solares y proporcionan una barrera contra temperaturas extremas.
Carcasa de vidrio
La lámina de la carcasa de vidrio suele tener un grosor de 6-7 milímetros y desempeña un papel importante en la protección de las células solares de silicio en su interior.
Otras partes
Además de los materiales anteriores, los componentes de los paneles solares también requieren algunos cables para conectarse a la batería, como el cable de bus estándar y el cable de 12V. Los cables de bus se utilizan para conectar las células solares de silicio en paralelo. Un cable de 12V ayuda a controlar el flujo de energía hacia su inversor, mejorando la sostenibilidad y eficiencia del módulo solar.
¿Cómo se fabrican los paneles solares?
El proceso de fabricación de paneles solares implica varios pasos, desde la extracción de la materia prima hasta el ensamblaje final del módulo solar. Aquí hay una descripción detallada de cómo se fabrican los paneles solares:
Extracción y purificación de silicio
Mineral de cuarcita que se extrajo del suelo y se procesó en varios pasos para extraer silicio metalúrgico. Luego, el silicio metalúrgico debe refinarse hasta alcanzar una pureza del 99.99999%, teniendo en cuenta que generalmente solo se utilizan materiales a base de silicio puro. De lo contrario, la eficiencia y la durabilidad de la celda solar se verán afectadas.
Formación de lingotes
El silicio se funde y se vierte en moldes para formar un gran bloque llamado lingote.
Producción de obleas
Este lingote se corta en obleas delgadas que tienen un grosor de solo 160 a 200 micrómetros. Después de eso, las obleas deben limpiarse y pulirse para eliminar cualquier daño por sierra e impurezas.
Fabricación de células
Las obleas se recubren con una sustancia a base de fósforo que ayuda a facilitar la formación de "uniones p-n". Estas uniones son importantes para convertir la luz en electricidad. Se aplica un recubrimiento antirreflectante a las obleas para aumentar la cantidad de luz absorbida por las células.
Pruebas de células solares
Realizamos una prueba de calidad para dividir nuestras células solares en grados A, B o C. Solo las mejores reciben la codiciada calificación A. Las células que tienen una calificación más alta son más eficientes y seguirán produciendo energía durante más tiempo que sus hermanas de menor grado. Generalmente, esta es una diferencia clave entre los paneles solares de menor costo y los más caros. Las células con rejillas dañadas, impresión delgada o recubrimientos desequilibrados recibirán una calificación B. Las células recicladas con defectos significativos, como una impresión débil extensa y rejillas sueltas, recibirán una calificación C baja.
Soldadura de células solares individuales y en serie
Durante esta etapa, las células solares se sueldan entre sí para que permanezcan en su lugar dentro del marco del panel solar y ayuden a garantizar una conductividad adecuada entre las células.
Superposición de las capas
Los paneles solares son sándwiches gigantes de diferentes capas apiladas. Las capas, la película TPT, la película EVA, las células solares ahora soldadas, la película EVA y los paneles de vidrio se colocan individualmente para formar un compuesto. Ahora, el panel se somete a una prueba de electroluminiscencia (EL). La prueba EL es un procedimiento no invasivo que se puede repetir con frecuencia después de la instalación de los paneles solares. La prueba busca microfisuras en las células y otras capas. Incluso las fisuras más pequeñas pueden afectar el rendimiento.
Laminado a máquina
Una vez que nuestros paneles pasan la prueba EL, los componentes apilados se dirigen a una máquina especial para el laminado. Utilizando un vacío, creamos un ambiente de presión negativa que elimina cualquier aire que se encuentre entre las capas para asegurar que no haya burbujas. La película exterior de EVA se calienta hasta su punto de fusión, uniendo las capas del sándwich.
Ensamblaje del módulo
Se utilizan conectores metálicos para unir cada celda solar mediante un proceso de soldadura. El número de celdas soldadas depende del tamaño de fabricación del panel solar. A continuación, se instala una lámina posterior en la parte inferior para proteger las celdas solares, y se coloca una lámina de vidrio en la parte superior para filtrar la luz solar que entra en las celdas solares. Se conecta una caja de conexiones a la parte posterior del panel, lo que permite las conexiones eléctricas y aloja diodos para evitar la corriente inversa. Finalmente, un marco metálico asegura todos los componentes solares en su lugar.
¿Cómo funcionan los paneles solares?
Cuando la luz incide en una célula solar, puede reflejarse, absorberse o pasar directamente. Las células solares suelen estar hechas de materiales semiconductores como el silicio. Cuando estos semiconductores absorben la luz, transfieren la energía de la luz a partículas cargadas negativamente llamadas electrones. Esta energía adicional permite que los electrones fluyan a través del material como una corriente eléctrica que puede usarse para alimentar su hogar.
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