Tipos de celdas solares y sus características

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

Las baterías solares comienzan a ganar popularidad entre la población. Se instalan en los techos de casas, vehículos. Algunos de ellos incluso han sido adaptados para la electrónica, en relojes de pulsera. De momento, se han convertido en una alternativa en toda regla a la energía eléctrica o actúan como complemento.

¿Cómo funcionan?

Los módulos solares son el elemento más importante en un sistema fotovoltaico. Son un panel que incluye celdas solares hechas de silicio.

Para generar electricidad, todos estos componentes se ensamblan en bloques, que luego se cubren con una película laminada, necesaria para el sellado. Después de eso, todo se coloca en el marco. El dispositivo es bastante simple, pero será problemático ensamblarlo en casa. Es imposible ensamblar una celda fotovoltaica por sí mismo, lo que no se puede decir del panel.

Vistas

Las baterías solares se dividen en varios tipos. Se pueden distinguir tres de ellos:

• Monocristalino. En el proceso de su fabricación se utiliza un material en forma de silicio puro. Esta base le permite obtener más eficiencia del trabajo. La eficiencia en este caso varía del 15 al 20%.
• Silicio amorfo. En el momento de la producción, se utiliza un sistema: la fase de evaporación. El silicio está cubierto con una capa protectora. Una serie de ventajas de las células solares de silicio incluyen un costo aceptable, que se obtiene debido a la tecnología simple utilizada en la producción. Tales sistemas son grandes en área. La eficiencia varía del 5 % al 8 %.
• Policristalino. Esta célula solar se produce sobre una base de silicio amorfo. No se estira durante el proceso de fabricación. Tiene un bajo costo. Se puede utilizar no solo en la vida cotidiana, sino también en la industria. La eficiencia está entre el 10 y el 14%.

Pros y contras de los paneles solares

Los paneles solares se componen de células fotovoltaicas que convierten la energía del sol en electricidad durante su funcionamiento.

Algunos de los beneficios incluyen los siguientes puntos:

1. Todo el diseño de la batería es bastante simple, no tiene partes móviles. El trabajo se lleva a cabo de manera estable y sin interrupciones, el nivel de confiabilidad es alto.
2. El trabajo de instalación no es difícil. No se requiere un costoso mantenimiento del sistema.
3. La energía del sol se convierte inmediatamente en electricidad, no se requiere tiempo adicional.
4. La energía se genera a lo largo del día mientras el sol esté presente. En algunos casos, es posible recibir electricidad durante los tiempos nublados, pero la eficiencia del trabajo disminuirá.
5. La vida útil es larga, no se mide en años, sino en decenas de años.
6. El proceso de producción utiliza materiales respetuosos con el medio ambiente, lo que se considera muy importante en la sociedad actual, donde existe un entorno difícil con el medio ambiente.

A pesar de todas las ventajas, puede haber aspectos negativos en el trabajo:

1. Los semiconductores basados en silicio son caros. Este material se considera el elemento principal en todo el sistema. Afecta tanto al coste del propio panel como al coste de la energía recibida.
2. La eficiencia es baja. Hasta la fecha, la energía de la batería por 1 cuadrado es de aproximadamente 120 vatios. Este indicador es tan insignificante que es completamente imposible utilizar la electricidad recibida para la iluminación de una habitación pequeña.
3. Obtener electricidad depende de la duración del día, las condiciones climáticas y las estaciones. Por ejemplo, en invierno, el nivel de energía recibida se reduce significativamente. Esto se debe a cielos nublados, neblina y horas de luz cortas.

¿Dónde puedo usarlo?

Estos paneles son ampliamente utilizados no solo en la vida cotidiana, en el proceso de la vida, sino también en la industria y la producción:

• cargan las pilas de los hogareselectrodomésticos;
• coche eléctrico cargando en curso;
• se pueden utilizar para proporcionar electricidad a edificios enteros;
• en algunos casos es posible usar en ciertas localidades;
• puedes obtener energía de ellos incluso en el espacio.

Toda la energía que se genera durante el día se almacena en baterías, después de lo cual los dispositivos pueden funcionar incluso en la oscuridad.

¿Cuál es el principio de funcionamiento y dispositivo?

Las células solares funcionan según el mismo principio que cuando se desarrollaron por primera vez. Este principio es familiar para todos, ya que se estudió en el plan de estudios escolar, realizando experimentos físicos. El transistor, que no tenía cubierta superior, permitía que la luz entrara en las uniones p y n.

Después de conectar el voltímetro, se pudo ver que se liberaba una pequeña cantidad de energía en el momento en que incidían los rayos del sol. Anteriormente, los científicos realizaron experimentos en el trabajo, aumentaron el área de transición. Como resultado, aparecieron los paneles solares.

El diseño del sistema solar de elementos contiene:

• Superficie de cristal transparente. Sobre ella caen los rayos del sol.
• Los vidrios se fijan a los bordes rígidos del panel. Son placas hechas de metal, al mismo tiempo que actúan como electrodos positivos.
• Elemento químico solar. Tipo de silicona p.
• Tipo de silicio n.
• Sustrato inferiorhecho de metal, que está diseñado para actuar como electrodos negativos.

Vale la pena saber que la energía del sol no se puede recibir durante todo el día. Las baterías no son capaces de funcionar durante la noche. En invierno, las horas de luz se reducen. En esos momentos, el dispositivo principal necesita una adición en forma de dispositivo de almacenamiento de energía.

En la mayoría de los casos, se utiliza una batería eléctrica. Está conectado al panel y almacena la energía generada, lo que resulta en trabajo por la noche.

El nivel de eficiencia depende totalmente del material utilizado. Por ejemplo, cuando se usa silicio monocristalino, es casi un 20%, el silicio policristalino reduce esta cifra en un 10%. El nivel de eficiencia puede verse afectado por la suavidad de la superficie, la temperatura del aire, la ubicación de las baterías al sol.

¿Cuál es la relevancia del uso?

Hoy en día, el uso de materiales ecológicos es lo más relevante. La electricidad, que se obtiene en las centrales eléctricas: nuclear, hidráulica, térmica, se vuelve cada vez más cara. Esto se debe a la costosa producción. En el momento en que se usa una batería solar, una persona puede considerarse legítimamente independiente, incluso de un estado que ofrece electricidad para su uso a un costo inflado.

Si gasta una cierta cantidad de dinero una vez, puede olvidarse por completo de las facturas de servicios públicos, los medidores y los servicios públicos. En el momento en que se instalan estos paneles, se está traduciendo toda la casa. Esto incluye nosolo luz, pero también calefacción, fontanería - agua caliente.

La luz del sol es una excelente fuente de electricidad. Y lo más importante, esta fuente es gratuita, ecológica e inagotable.

Pasos en la producción de elementos basados en un solo cristal

La mayoría de las células solares se fabrican con silicio policristalino y monocristalino. El proceso de producción requiere mucho tiempo, esfuerzo y dinero.

Los principales pasos de producción del silicio monocristalino son:

1. Producción de silicio. Para obtener silicio se utiliza arena de cuarzo, que contiene una gran cantidad de dióxido de silicio. Dicha arena pasa por varias etapas de purificación, lo que le permite eliminar completamente el oxígeno. Esto se debe a la fusión a alta temperatura con productos químicos.
2. Conseguir el cristal. Después de la limpieza, el silicio se vuelve transparente. Los cristales comienzan a crecer para agilizar la estructura. El proceso es el siguiente: las piezas de silicio se colocan en un crisol, se calientan y se someten a fusión. Se agregan muestras de cristal a la masa fundida, que se distribuyen uniformemente por toda la superficie y comienzan a crecer en capas. Este proceso lleva mucho tiempo y da como resultado un cristal grande y uniforme.
3. Procesando. Este proceso comienza con la medición y posterior procesamiento del cristal para darle la forma deseada. al salirdel crisol, el cristal tiene una forma redonda, lo que es un inconveniente para su uso posterior. Para usarlo, debe tener la forma de un cuadrado. Una vez que el material terminado se ha procesado con hilos de acero, se corta en placas idénticas con un alambre. El tamaño de las placas varía de 0,25 a 0,3 centímetros. Después de eso, están sujetos a limpieza, verificación de defectos y el nivel de energía que se puede generar.
4. Desarrollo de celda fotovoltaica. Para que el silicio pueda generar energía eléctrica, se le añade boro con fósforo. Después del procesamiento, el fósforo es un electrón libre de tipo n, y el lado con boro no contiene estos electrones y tiene tipo p. Así, aparece una transición entre los dos lados.
5. Proceso de montaje. Inicialmente, las placas están conectadas en una cadena y luego, en un bloque. Una placa tiene una potencia promedio de 2 V y 0,6 W de voltaje. La potencia de la batería depende completamente del número de celdas. El nivel de tensión se obtiene a partir de la secuencia de conexión. Todos los elementos y módulos están conectados en paralelo entre sí. Todas las celdas se cubren con una película especial, se transfieren a la superficie del vidrio y se colocan en un marco rectangular. Una vez que el módulo está listo, se prueba. Después de una revisión completa, está listo para usar.

Los paneles solares se pueden conectar entre sí en paralelo, en serie o en paralelo en serie. La elección depende completamente del nivel de voltaje que necesita obtener en el proceso.

Proceso de producción de silicio policristalino

ProcesoLa producción de un módulo a base de silicio policristalino se realiza de la misma forma que con el silicio monocristalino. La diferencia está presente solo en el crecimiento de los cristales. Hay varios métodos para esto, pero por el momento solo uno ha ganado popularidad: el proceso de Siemens. Toda la esencia del método radica en el hecho de que el silano se reduce inicialmente y se precipita el silicio libre. Esto se hace interactuando con una mezcla especial que contiene los elementos de hidrógeno y silano utilizando un régimen de temperatura que oscila entre 600 y 1350 grados centígrados.

Así es como funciona el proceso de fabricación de las células solares.

¿Cómo hacer un panel solar en casa?

Muchos tienden a suponer que las células solares de bricolaje son bastante difíciles de ensamblar, incluso casi imposibles. De hecho, todo es diferente. Requerirá mucho esfuerzo, pero el proceso en sí no es difícil, como parece inicialmente. La principal dificultad que puede encontrar en el proceso de trabajo es la recolección de una celda solar con sus propias manos. Si logra crear un mecanismo de este tipo por su cuenta, puede pensar no solo en negarse a pagar los servicios públicos, sino también en la implementación de su propio negocio. Actualmente, los paneles solares son muy relevantes para la venta de la energía que reproducen. Lo más importante es que el pago se realiza en una de las monedas más estables: el euro. ¿No merece la pena prestar atención a la producción de células solares?

Para poder trabajar con fotocélulas es necesario tenerhabilidades y experiencia en esta área. En primer lugar, esto se refiere a la soldadura, así como al respeto por todos los elementos. Para trabajar, necesita tener una buena herramienta de soldadura que sea adecuada para trabajos delicados. No funcionará para crear monocristales y policristales por su cuenta. Para esto, puede usar espacios en blanco ya preparados.

Fotocélulas

El primer paso en el trabajo es seleccionar las fotocélulas necesarias. Para el funcionamiento con batería, se puede utilizar silicio con poli y monoceldas. Lo más importante es tener en cuenta el nivel de rendimiento y los matices a la hora de trabajar. Por ejemplo, en monoceldas, la eficiencia es mayor, pero en policeldas, se pierde una cantidad significativa de energía en tiempo nublado.

Todas las celdas se dividen en clases. Hay cuatro de ellos en total. El grado A tiene la mejor calidad sin defectos. Esta clase se utiliza en el trabajo de organizaciones sólidas y grandes, empresas. El rendimiento es alto, pero el costo será adecuado.

Cuando la batería es de producción propia, se puede seleccionar la clase B. La eficiencia es menor que las celdas anteriores, mientras que el costo es significativamente diferente. Algunas organizaciones utilizan esta clase cuando fabrican baterías para la venta, lo que explica la baja eficiencia.

Algunas personas compran todo lo que necesitan a través de tiendas en línea. Si vas a una tienda especializada, puedes comprar todos los componentes a la vez. Entonces no tendrá que esperar la entrega.

Conjuntos

Para recolectar una celda solar, las celdas por sí solas no serán suficientes, ya que de alguna manera debenconectarse entre sí de acuerdo con el esquema. Esto requerirá el uso de conductores y materiales adicionales. Es por eso que algunos fabricantes ofrecen a la venta un kit listo para usar, donde ya está presente todo el material que se necesitará para trabajar.

Este set puede incluir hasta 72 elementos, conductores, llantas, diodos para el circuito, así como un lápiz, que incluye un ácido especial para soldar.

Algunos kits pueden contener fotocélulas prefabricadas a las que se sueldan los conductores. Para recolectar, será suficiente recolectar todo de acuerdo con el esquema y conectarse. Esta opción es la más óptima cuando las células solares para ensamblar paneles solares se conectan manualmente. El material es muy pequeño y frágil, lo que provoca una serie de problemas en el proceso.

Soldadura

En el caso de que todo el material - elementos y conductores - se hayan comprado por separado, todo el proceso de soldadura de las células solares se verá así:

1. Los conductores se cortan a la longitud deseada. Lo mejor es hacer este trabajo de acuerdo con la plantilla.
2. Los conductores están cuidadosamente colocados en la fotocélula.
3. Acido y soldadura se aplican al lugar de soldadura. Para evitar el desplazamiento, puede colocar un objeto pesado en un extremo.
4. El conductor debe soldarse con cuidado. Dado que las celdas son bastante frágiles, no se recomienda actuar sobre ellas a la fuerza.

Este trabajo es muy minucioso, no es un hecho que todo saldrá bien la primera vez, es posible que deba repetir todo el proceso varias veces. Si estudias las reglas, puedes entenderque la deposición de conductores de plata está diseñada para tres ciclos de soldadura. Hay casos en los que se aplica soldadura previamente en los conductores, sobre los cuales el fabricante advierte de inmediato. Pero lo mejor es aplicarlo adicionalmente. Durante el funcionamiento, está prohibido apilar las células solares una encima de la otra, ya que pueden dañarse debido a la alta presión.

Sellado

La etapa final del trabajo es el sellado de todos los elementos. Pero antes de continuar con esto, debe prestar atención a la confiabilidad de la soldadura. Para esto, se utiliza un multímetro. El control se puede realizar después de completar todo el trabajo o durante todo el proceso, después de soldar cada elemento individual.

El sellador de silicona se usa a menudo para el proceso de sellado. En primer lugar, se aplica a las juntas de los elementos y luego a toda la superficie del panel. Para tal trabajo, puede usar un cepillo, pero solo debe usarlo para juntas, ya que es posible mover fácilmente las celdas de su lugar. Después de que todo esté seco, puede cerrar la tapa.

Selección de una batería en casa

Actualmente, puedes encontrar baterías con dos tipos de células solares: monocristalinas, policristalinas.

Cada tipo tiene ventajas y desventajas en funcionamiento, que debe conocer de antemano antes de realizar una compra.

Las oportunidades de mercado y producción no se detienen, regularmente aparecen nuevos productos en el proceso de fabricación en los que se utilizan diversas tecnologías. Antes de hacer una elección, se recomienda prestar atención a las característicascélulas solares: en el nivel de eficiencia, en la presencia de una batería que sea capaz de acumular energía durante el día y producirla durante la noche. Todos estos datos son proporcionados con anticipación por el fabricante, se pueden encontrar en una tienda especializada. Lo mejor es buscar primero información en Internet o discutir con especialistas qué opción sería la mejor.