Soluciones

Células fotovoltaicas

L as células fotovoltaicas,
están formadas por muchos diodos semiconductores juntos. Cuando la luz solar pega sobre estos paneles, tiene la energía y el espectro luminoso necesario para alterar el estado de equilibrio de la juntura N-P en estos diodos y se genera un exceso de cargas libres, las que pueden sostener una corriente, si se cierra el circuito externo.Grilla metálica superior de contacto (electrodo negativo) Contacto negativo (-)

En la edición anterior de Electro Instalador, aprendimos sobre las características técnicas de las células fotovoltáticas y sus cristales semiconductores. En esta oportunidad, nos dedicaremos a su funcionamiento y los distintos grupos que existen: mono-cristalinas, policristalinas y amorfas.

Célula fotovoltaica Cuandola luz solar que incide sobre la zona adyacente a la juntura tiene el espectro y nivel de energía requerido por el material (Si) el bombardeo de los fotones crea pares de cargas libres (Figura 1), los que se mueven libremente. Algunos de estos pares se recombinan (neutralizan) antes de migrar a la zona de juntura, pero un elevado porcentaje de electrones del lado P y de huecos del lado N seránimpulsados a través de la juntura. La dirección del campo eléctrico E hace que estas cargas no puedan volver, alterándose el estado de equilibrio. Las cargas libres están listas para sostener una corriente cuando se conecten el lado N y P a una carga eléctrica externa.
continúa en página 8

Semiconductor negativo (-) (principalmente silicio)

Zona de carga espacial

Semiconductor positivo (+)(principalmente silicio)

Contacto positivo (+)

Grilla metálica inferior de contacto (electrodo positivo)

Luz solar (-)

Semiconductor Area de conexión Semiconductor Electricidad a la red

(+)

Figura 1. Corte y capas de una célula fotovoltaica. 6 • ElectroInstalador • ABRIL 2009

Células fotovoltaicas
viene de página 6

La eficiencia de conversión (energía luminosa eneléctrica) está dada, en forma porcentual, por la expresión: e/η= (Energía eléctrica de salida / Energía luminosa de entrada) x 100. Donde η (nu) es el valor porcentual de la eficiencia. Tipos de células fotovoltaicas El mercado ofrece numerosos tipos de células FVs. Algunas gozan de más difusión que otras debido a que fueron introducidas hace largo tiempo atrás. Todas las células pertenecen a uno de losgrupos mencionados a continuación: • Mono-cristalinas. • Poli-cristalinas. • Amorfas. El orden dado es el mismo cuando se considera el costo o la eficiencia de conversión. Las células de estructura mono-cristalina fueron las primeras en ser manufacturadas, ya que se podían emplear las mismas técnicas usadas previamente en la fabricación de diodos y transistores. A este tipo de células, conocidassimplemente como cristalinas, se le asigna la abreviatura (cSi). El proceso de fabricación del cristal de silicio requiere un alto consumo de energía eléctrica, lo que eleva el costo de estas células, las que proporcionan los más altos valores de eficiencia. Recientemente, la compañía SunPower ha anunciado la introducción de una célula de cSi, sin rejilla de contacto frontal, la que tendría unaeficiencia del 20% (máximo teórico: aprox. 25%). La versión poli-cristalina (pSi) se obtiene fundiendo silicio de grado industrial, el que se vierte en moldes rectangulares, de sección cuadrada. Como el costo del material y el procesado se simplifican, las células poli-cristalinas alcanzan un valor intermedio entre las cristalinas y las amorfas. La eficiencia ha ido creciendo, llegando a ofrecerse(Kyocera) células de pSi con eficiencia
Imagen 1.

de conversión del 15%, un valor reservado pocos años atrás para las células de cSi. Identificación visual Las células de cSi se reconocen a simple vista, ya que su superficie es uniforme. Expuestas a la luz actúan como un espejo grisáceo. Las células policristalinas reflejan la luz en forma no uniforme, pudiéndose observar las imperfecciones...