La energía solar ha emergido como una fuente renovable y sostenible de vital importancia en el panorama energético actual. Esto es debido a los diversos factores económicos, técnicos y sociales que hacen que la energía solar y la instalación de sistemas fotovoltaicos sean atractivos para posibles usuarios.
Una de las principales curiosidades que tienen los usuarios es la composición de los paneles solares. ¿De qué están hechas las placas solares? En este artículo vamos a resolver algunas dudas y hablaremos de sus diferentes componentes: las células fotovoltaicas, las capas activas, los módulos solares y otro tipo de componentes con menos relevancia (soporte, protecciones, cables, conectores…)
¿De qué están hechas las placas solares?: Células fotovoltaicas
Las células fotovoltaicas son el componente principal del que están hechas las placas solares, ya que son las realizan la captación y conversión de la energía solar en electricidad (corriente continua). Su composición es de silicio cristalino, un material con propiedades para el aprovechamiento de la luz solar. El uso de uno u otros materiales en sus diferentes capas hace generar una diferencia de potencial entre ellas cuando incide sobre las mismas la radiación solar que excita los electrones, estos tratan de cambiar de capa. Esto hace que los electrones encuentren resistencia cuando quieren cambiar la capa, esto es lo que crea la corriente eléctrica.
Cabe distinguir entre dos tipos de células, las policristalinas y las monocristalinas, las del primer tipo han sido históricamente las más utilizadas por su bajo coste de producción frente a las monocristalinas que presentan mayor complejidad en su elaboración en forma de única oblea. A simple vista se pueden diferenciar por un color más azulado en las policristalinas y un color azul oscuro o negro en las monocristalinas.
Los policristalinos han trabajado mejor en climas cálidos y las monocristalinas en climas fríos, hasta que apareció en el mercado la tecnología PERC, que dota a los paneles monocristalinos de una tolerancia semejante a los policristalinos en cuanto a temperaturas, lo que los hace más atractivos ya que son capaces de captar energía en días en los que la irradiación solar es más difusa (días nublados).
Los paneles solares están compuestos por un número variable de células fotovoltaicas que le otorgan unas características concretas de tensión, intensidad y potencia; ajustándose de esta manera a los diferentes tipos de sistemas solares fotovoltaicos, con paneles denominados de 12v o 24v.
¿De qué están hechas las placas solares?: Capas activas
Las capas activas son uno de los componentes esenciales de las placas solares y por lo que son un elemento clave en la conversión de la energía solar en electricidad. Estas capas están diseñadas con materiales semiconductores que permiten capturar y transformar la luz solar en corriente continua.
En las placas solares basadas en tecnología de silicio, las capas activas generalmente se componen de silicio cristalino o amorfo, este último en desuso por su escasa producción. El silicio cristalino, ya sea monocristalino o policristalino, es el material más comúnmente utilizado debido a su abundancia y eficiencia. Estas capas activas de silicio se dotan de impurezas para crear regiones de carga positiva (p) y negativa (n), formando una unión p-n.
Esto significa que si vemos de cerca una célula, podremos observar dos capas:
La capa “n” es la superior, donde incide la radiación solar y se encuentra bañada en fósforo, la capa “p” suele estar bañada en galio o boro.
En la cara exterior disponen de unas láminas de contacto para unir las células entre sí, suelen ser de aluminio o plata.
¿De qué están hechas las placas solares?: Módulos solares
Los módulos solares se construyen utilizando diferentes elementos:
- Cubierta transparente.
- Placa captadora.
- Aislante.
- Carcasa.
- Caja de conexiones.
Estas células están dispuestas en una matriz, generalmente en forma de cuadrícula, y están conectadas eléctricamente mediante alambres conductores. Los módulos también están cubiertos con un vidrio frontal que actúa como protección contra los impactos físicos y los rayos ultravioleta, al tiempo que permite que la luz solar pase a través de él.
La caja de conexiones es el punto final de unión del panel que aloja las conexiones eléctricas, las protege del medio ambiente y permite la conexión a otros paneles solares. Dispone en su interior de un diodo de derivación que bloquea la corriente desde la batería al panel durante las horas nocturnas.
¿De qué están hechas las placas solares?: Otros componentes
Estructuras de soporte y protecciones de las placas solares
La estructura de soporte y protección es un componente fundamental en las placas solares, ya que cumple un papel crucial en su rendimiento y durabilidad a lo largo del tiempo. Esta estructura tiene la responsabilidad de encapsular y asegurar la correcta posición de las células fotovoltaicas protegiéndolas de los elementos externos, garantizando así su funcionamiento óptimo y prolongado.
Vidrio templado y capas de encapsulación
El objeto de estos elementos es la protección de las células solares fotovoltaicas de factores ambientales como la humedad, la radiación UV, la temperatura y los factores mecánicos como la flexión o el impacto.
El vidrio templado que se emplea tiene una resistencia 4 veces mayor que el vidrio en general y las capas de encapsulación desempeñan un papel clave en su protección y eficiencia de las células fotovoltaicas.
Estos elementos están diseñados para garantizar la integridad de las células fotovoltaicas y maximizar la captación de la radiación solar.
Cables y conectores
Los cables, conectores y sistemas de montaje son componentes esenciales en las placas solares, ya que desempeñan un papel fundamental en la conexión eléctrica y el montaje adecuado del sistema fotovoltaico.
Los conectores empleados en estas instalaciones al aire libre, han de estar dotados de una estanquidad que proteja las uniones del efecto del sol, el viento o la lluvia.
El cableado en sistemas fotovoltaicos debe ser unipolar, no se admiten las mangueras que llevan varios conductores, y han de estar dotados de un aislamiento que cumpla la norma de referencia EN50618 / TÜV2Pfg 1169-08 / UTE C 32-502.