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De que materiales son fabricadas comunmente las celulas fotovoltaicas

junio 24, 2022

Material del panel solar

Las células solares orgánicas se han convertido en un tema candente en la investigación industrial, ya que los materiales orgánicos conjugados procesables en solución tienen el potencial de permitir la fabricación sencilla de dispositivos fotovoltaicos de bajo coste, mecánicamente flexibles y de gran superficie que permiten un acceso relevante a la energía sostenible y limpia del sol. Se han realizado importantes esfuerzos para aumentar la eficiencia de conversión de potencia de estas células solares. Se ha conseguido un gran avance utilizando estructuras de heterounión a granel, en las que la capa activa se recubre por rotación a partir de una solución mixta de materiales donantes y aceptores. La estructura de mezcla parcialmente desmezclada resultante permite una eficiente ionización de excitones en la gran área interfacial, al tiempo que mantiene un adecuado transporte y extracción de carga a través de las fases donante y aceptora bicontinuas.

Las células solares orgánicas son el único dispositivo fotovoltaico que utiliza moléculas para absorber fotones y convertirlos en cargas eléctricas sin necesidad de transporte intermolecular o excitación electrónica. También son las únicas células solares de este tipo que separan las dos funciones de captación de luz y transporte de portadores de carga, mientras que los dispositivos fotovoltaicos convencionales realizan ambas operaciones simultáneamente. Esto impone estrictas exigencias a las propiedades ópticas y electrónicas del semiconductor, es decir, a su brecha y posición de banda, así como a la movilidad de los portadores de carga y al tiempo de recombinación de las cargas fotogeneradas, lo que restringe en gran medida la elección de materiales adecuados que puedan actuar como convertidores fotovoltaicos eficientes.

Célula solar de perovskita

Una célula fotovoltaica (FV) es una tecnología de captación de energía que convierte la energía solar en electricidad útil mediante un proceso denominado efecto fotovoltaico. Existen varios tipos de células fotovoltaicas que utilizan semiconductores para interactuar con los fotones entrantes del Sol y generar una corriente eléctrica.

Una célula fotovoltaica se compone de muchas capas de materiales, cada una de ellas con una finalidad específica. La capa más importante de una célula fotovoltaica es la capa semiconductora especialmente tratada. Se compone de dos capas distintas (tipo p y tipo n – véase la figura 3), y es la que realmente convierte la energía del Sol en electricidad útil a través de un proceso llamado efecto fotovoltaico (véase más adelante). A ambos lados del semiconductor hay una capa de material conductor que «recoge» la electricidad producida. Hay que tener en cuenta que la cara posterior o sombreada de la célula puede permitirse el lujo de estar completamente cubierta por el conductor, mientras que la cara frontal o iluminada debe utilizar los conductores con moderación para no bloquear demasiado la radiación solar que llega al semiconductor. La última capa, que se aplica sólo al lado iluminado de la célula, es el revestimiento antirreflectante. Dado que todos los semiconductores son naturalmente reflectantes, las pérdidas por reflexión pueden ser importantes. La solución es utilizar una o varias capas de un revestimiento antirreflectante (similar a los que se utilizan para las gafas y las cámaras) para reducir la cantidad de radiación solar que se refleja en la superficie de la célula[2].

Oportunidades de las células fotovoltaicas

Una célula solar o célula fotovoltaica (FV) es un dispositivo semiconductor que convierte la luz directamente en electricidad por el efecto fotovoltaico. El material más común en la producción de células solares es el silicio purificado que puede aplicarse de diferentes maneras.

Las células fotovoltaicas de silicio monocristalino se fabrican a partir de obleas de silicio cortadas de lingotes cilíndricos de silicio monocristalino. Las células rotundas tienen que cortarse para formar células casi cuadradas, que pueden integrarse fácilmente en un módulo. Por tanto, en el proceso de producción de las células se desperdicia silicio refinado. El material cortado que se genera durante el proceso de escuadrado suele reciclarse en la fabricación de obleas multicristalinas o como material de entrada para la producción de polisilicio debido al mayor coste de limpieza para la alimentación directa en el proceso de cristalización CZ-mono.

La lentitud del proceso y el mayor consumo de energía en el proceso de cristalización CZ se compensan con la ventaja de cortar obleas más finas en el proceso de corte con hilo de diamante. Como el material de la oblea multicristalina generará una mayor rotura de la célula por debajo de 180 micras en el proceso de la célula, la oblea monocristalina puede ser tan fina como 120-160 micras.

Eficiencia de las células solares

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La tecnología de los paneles solares está avanzando rápidamente, con una mayor eficiencia y precios más bajos, lo que se traduce en un enorme aumento de la demanda. Sin embargo, a pesar de los enormes avances tecnológicos, la construcción básica de los paneles solares no ha cambiado mucho a lo largo de los años. La mayoría de los paneles solares siguen estando formados por una serie de células cristalinas de silicio intercaladas entre una placa de vidrio frontal y una lámina posterior de plástico polimérico, que se apoya en un marco de aluminio. Las variaciones extremas de temperatura, humedad, viento y radiación UV pueden someter a un panel solar a una enorme presión. Afortunadamente, la mayoría de los paneles están bien diseñados para soportar condiciones meteorológicas extremas. Sin embargo, algunos paneles pueden fallar de varias maneras, como la entrada de agua, las microfracturas de las células y la degradación potencialmente inducida o PID. Por eso es fundamental que los paneles solares se fabriquen con componentes de la máxima calidad. En nuestro otro artículo, los mejores paneles solares, destacamos los principales fabricantes que utilizan materiales de la más alta calidad junto con las pruebas de los más altos estándares de la industria.

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