Cada día, se investiga una tecnología solar mejor y mejorada para aprovechar eficazmente la energía del sol.

Las tecnologías solares actuales no son tan eficientes como queremos, especialmente en lo que respecta a los paneles solares utilizados. Actualmente, solo hay 2 tipos populares de paneles solares, a pesar de sus deficiencias, necesitamos saber qué ofrece cada uno de ellos y cómo puede beneficiarse de cualquiera de ellos en su próxima compra solar.

En esta publicación, cubrimos extensamente 2 tipos de paneles solares. Al final, conocerás sus características y compararás ambas para ayudarte a tomar la decisión correcta.

Hagámoslo…

¿Cuáles son las principales tecnologías de paneles solares fotovoltaicos?

Hay diferentes tipos de paneles solares disponibles hoy en día en el mundo y constantemente se están desarrollando nuevos para garantizar que la energía inagotable del sol no quede sin explotar.

La primera de todas las células solares jamás creada es la célula monocristalina que fue descubierta en 1935 por Calvin Fuller y Gerald Pearson. Este panel solar es, con mucho, el más desarrollado de todas las tecnologías de paneles solares que podrían emplearse.

Lo siguiente es la llegada de las células policristalinas rentables que también se han mejorado desde entonces.

Existen otras tecnologías, como el panel solar de película fina, que es adecuado para regiones con altas temperaturas. En este artículo nos quedaremos con las tecnologías solares fotovoltaicas más desarrolladas. Cuáles son las tecnologías fotovoltaicas policristalinas y monocristalinas.

¿Qué es un panel solar policristalino?

Los materiales policristalinos son materiales hechos de varios cristales (rocas) de silicio.

Todos los paneles fotovoltaicos cristalinos están hechos de silicio. Los científicos dicen que es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre. El silicio se obtiene de las rocas y en todo momento se encuentra en su estado combinado como dióxido de silicio.

¿Cómo se fabrican los paneles policristalinos?

El proceso de fabricación de un panel fotovoltaico policristalino puede ser bastante complicado.

Se comienza extrayendo primero el silicio de la roca mediante un horno muy caliente a más de 2,000oC. El horno derrite la roca en líquido y luego se vierte en una máquina de enfriamiento. El resultado de este enfriamiento es una roca de silicio puro que está lista para que los procesos se conviertan en un panel fotovoltaico.

El silicio en su estado puro es solo un semiconductor que no se conduce fácilmente debido a su estructura atómica. Un material conduce cuando tiene electrones libres o huecos libres, pero el silicio puro no los tiene. Sin embargo, esto se puede mejorar agregando impurezas a este silicio. El proceso por el cual se agregan impurezas a un elemento puro se llama dopaje y los elementos agregados se llaman dopantes.

El dopante y las rocas de silicio se mezclan en un molde de forma cuadrada de 3 pies x 3 pies y el molde se inserta en un horno grande a una temperatura de aproximadamente 2500 ° F. El molde permanece en el horno durante aproximadamente 20 horas para un proceso de fusión adecuado. Se retira después de este período y se deja enfriar durante uno o dos días.

Después del enfriamiento se obtiene un bloque de silicio sólido (lingote). Este lingote se corta en un sólido delgado y frágil de forma cuadrada llamado oblea.

Hay dos etapas cuando se trata de cortar un lingote; la primera etapa es donde todo el sólido se corta en una columna del tamaño requerido pero un ancho muy largo y la segunda etapa es donde se elimina el ancho cortando la columna en las láminas delgadas deseadas: la oblea.

Aunque hemos obtenido la oblea, el proceso aún está incompleto, a menos que las láminas delgadas se recojan y separen cuidadosamente para el proceso de limpieza.

Debido a la fragilidad de estos sólidos, las manos se utilizan para separar los sólidos individualmente y dado que las manos están involucradas nuestro material se vuelve más propenso a la contaminación, por lo que las obleas se lavan adecuadamente después de la recolección.

Por último se agrega el último químico a las obleas ya lavadas, este se cuece luego para obtener una fusión de los dos materiales.

Otros toques finales serán; adición de ropa antirreflectante en el panel, adición de productos químicos para ayudar al panel a conducir mejor la electricidad fuera del panel, adición de valor estético para hacerlo más atractivo visualmente y adición de contactos eléctricos para ayudar a transmitir la electricidad convertida.

¿Qué es un panel solar monocristalino?

Se llama monocristalino debido a cómo está hecho o, más apropiadamente, cómo está hecho, es decir, está hecho de un solo cristal (de silicio).

¿Cómo se fabrican los paneles solares monocristalinos?

A diferencia del panel policristalino que se obtiene a partir de muchos cristales de silicio obtenidos fundidos y enfriados directamente, la producción de un panel monocristalino implica un proceso más complejo, el “Crecimiento de Czochralski”.

Después de obtener las rocas de silicio de su roca madre, se funde en algo así como un matraz cerrado llamado "Aparato de crecimiento de Czochralski". Este matraz tiene un calentador en su capa más interna con un recipiente de grafito que contiene las rocas de silicio. La capa más interna es seguida por otra capa llamada escudo térmico ubicada en un espacio llamado cámara.

Una vez que el silicio se derrite, un cierto material llamado 'cristal semilla' se sumerge en un fluido y se tira hacia arriba mientras gira. El cristal semilla continúa girando a medida que se mueve hacia arriba, mientras que el tazón de grafito se baja simultáneamente, creando así un lingote cilíndrico sólido de silicio alrededor del cristal semilla. El lingote puede ser más grande que el diámetro deseado, pero se puede recortar al tamaño deseado.

Los lingotes de gran tamaño no nos servirían de nada. Por lo tanto, el lingote se corta en capas delgadas utilizando un alambre de acero de alta calidad de 100-200 micrones de espesor conectado a rodillos giratorios que corta el lingote en obleas de superficie rugosa. Para eliminar las superficies rugosas, se traslapan varias obleas en ambos lados en el medio de la almohadilla giratoria en sentido contrario, esto se llama "lapeado". Aunque el lapeado ayuda a suavizar la superficie de la oblea, degrada la estructura cristalina de la superficie de silicio de la oblea. Sin embargo, se emplea un proceso llamado "grabado" para restaurar esto y mejorar la estructura cristalina. El grabado se realiza sumergiendo la oblea en cualquier grabador adecuado como; KOH o HF.

A continuación, se pule la superficie del panel con una suspensión ultrafina para obtener una oblea suave.

Habiendo discutido cómo se fabrican los distintos paneles Crystalline, tenemos una buena base para discutir las principales diferencias entre ellos. A medida que avanzamos, consideraríamos diferentes puntos al analizar los dos tipos de tecnología.

Paneles solares monocristalinos VS policristalinos

En los apartados anteriores hemos pasado por todos los procesos necesarios para realizar un panel solar cristalino, procederemos a analizar varios puntos que deben tenerse en cuenta al colocar el valor adecuado en cada panel solar.

Al final de esta sección, podrá identificar qué panel solar es mejor para usted en función de sus características.

●  Diferencia de apariencia

La forma en que se fabrican los diferentes paneles contribuye a su apariencia final.

Por ejemplo, el panel monocristalino está hecho de un solo cristal de silicio y, por lo tanto, tiene un color uniforme en todo el material. Considerando que, el panel policristalino tendría diferentes diferencias de color en todo el material debido al hecho de que su lingote se obtiene de varios cristales de silicio.

La mayoría de las veces, los paneles monocristalinos son de color negro o azul oscuro y cada celda (oblea terminada) tiene un borde redondeado. No olvide que hemos visto que el lingote obtenido de la fusión de las rocas de silicio parece un cilindro redondeado y, por lo tanto, las obleas individuales originalmente están redondeadas y deben cortarse en forma cuadrada para cumplir con el estándar requerido, pero esto desperdiciaría un mucho del silicio monocristalino.

Por lo tanto, luego se corta de manera que parte de la parte redondeada de la oblea circular no se desperdicie. De ahí el motivo de su borde redondeado.

Los paneles policristalinos tienen un color azulado y parece que hay partículas (se parece más a rocas) dentro del panel. Cada celda tiene forma cuadrada porque se cortó de un lingote de forma cuadrada.

●  Módulo Convertir Eficiencia

La eficiencia de los paneles para convertir la energía solar en electricidad depende en gran medida de la estructura molecular de cada material.

El panel monocristalino debido a su composición consistente permite que los electrones fluyan libremente, pero el policristalino no lo haría tanto como lo haría un panel monocristalino debido a la misma razón de estructura molecular. La eficiencia de conversión del panel monocristalino es de aproximadamente 15% a aproximadamente 20%

●  Factor de temperatura

La eficiencia de conversión del panel también depende de la temperatura, de modo que un aumento o disminución de temperatura por encima de un umbral de 25oC provoca un aumento o disminución de la eficiencia de cualquiera de los paneles (ya sea monocristalino o policristalino).

Sin embargo, la cantidad de temperatura que afecta la eficiencia del panel (coeficiente de temperatura) varía entre diferentes marcas, por ejemplo, un cierto tipo de panel puede tener un coeficiente de temperatura de aproximadamente -0.123% por oC, lo que significa que por cada incremento de 10 ° C, la eficiencia se reduce en un 0.123%. .

Se ha observado que generalmente los paneles policristalinos pueden soportar más calor que el panel monocristalino

●  Factor de sombreado

Ningún panel solar funciona bien cuando está completamente sombreado. Sin embargo, debido a algunas razones particulares, el panel monocristalino funciona mejor en casos donde no hay sombra extrema.

●  Costo

El panel monocristalino cuesta más que el panel solar policristalino. Esto se debe al costo de producción del monopanel, que cuesta aproximadamente un 20% más que el costo de producción del panel policristalino.

El costo de producción del monopanel es más una función del desperdicio obtenido durante la reducción de la forma del lingote a una forma cuadrada redondeada.

●   Eficiencia del espacio

Si necesita un panel que se convierta de manera eficiente y está dispuesto a cambiar el costo por espacio, el panel monocristalino es su mejor opción. Aunque no es imposible obtener paneles policristalinos de la misma eficiencia que un mono, pero dado que la eficiencia de conversión del panel policristalino es menor, se necesitaría un poli grande para igualar la eficiencia requerida.

Por lo tanto, para menos espacio y gran eficiencia, el panel monocristalino funciona bien.

Conclusión

Veamos un resumen de lo que se explicó a través de esta publicación, puede elegir según su necesidad.

VentajasDesventajas
Panel fotovoltaico monocristalinoTienen una eficiencia de conversión muy alta También tienen una alta eficiencia de espacio Funcionan mejor en lugares con sombra que un panel policristalino.Son muy costosos de producir y comprar.
Panel fotovoltaico policristalinoTienen un costo de producción relativamente bajo y, por lo tanto, son más baratos de comprar Han demostrado tener más tolerancia al calor que los paneles monocristalinos (aunque muy diminutos)Suelen ser grandes y es posible que no se utilicen en casas con poco espacio que tienen. una pequeña eficiencia de conversión en comparación con la del panel monocristalino.