Es un dispositivo electrónico que permite transformar la energía luminosa (fotones) en energía eléctrica (flujo de electrones libres) mediante el efecto fotovoltaico. Son fabricadas con materiales semiconductores como el Silicio (Si) o el Germanio (Ge) que al ser expuestos a la luz solar generan un voltaje entre sus contactos que dependen del material utilizado en su fabricación.
Según el material y forma de construcción, su eficiencia varía entre 6% y 30%.
La vida útil de estos dispositivos ronda los 25 años, período a partir del cual la potencia entregada disminuye.
Dada que la tensión y la corriente de estas celdas suele ser pequeña (0.5v), éstas se conectan entre sí en serie para elevar la tensión de trabajo (usualmente 12 V ó 24 V) y en paralelo para aumentar la corriente de salida.
A este agrupamiento de células fotoeléctricas se conoce como panel solar.
El primer dispositivo fotovoltaico fue demostrado por el físico francés Edmond Becquerel, en el año de 1839.
En sus experimentos encontró que cuando ciertos materiales eran expuestos a la luz, producían una diferencia de potencial y al conectarlos con una carga externa se generaba una corriente eléctrica. Estos serian los primeros pasos de la energía solar fotovoltaica.
Uno de de los materiales con esas cualidades es el cilicio (arena).
A partir de este material se fabrican las células mas usadas en la actualidad, la de cilicio monocristalino y policristalino. Estas células tienen forma circular pero las modifican para ganar espacio al fabricar el panel.
Con unas condiciones especiales estos dispositivos pueden producir una corriente comprendida entre 3 y 4 A (amperios), una tensión de 0,5 V (voltios) y una potencia de 1,5 a 2 Wp (watts pico); agrupando varias de ellas, podemos aumentar estos valores.
Eficiencia energética
La eficiencia es el parámetro más utilizado para comparar el rendimiento células fotovoltaicas.
Es la relación entre la energía eléctrica generada y la energía luminosa utilizada para obtenerla:Dónde η es el valor porcentual de la eficiencia.
La eficiencia depende del espectro, la irradiancia de la luz solar incidente y la temperatura de la célula.
Las condiciones estándares de prueba (STC) en las cuales se mide la eficiencia de las células fotovoltaicas en laboratorio son:
◼ Irradiancia de 1.000 W/m2
◼ Espectro equivalente al de una masa de aire de MA = 1,5.
◼ Temperatura de trabajo de 25 °C.
Estos mismos parámetros son los que encontraremos en la hoja técnica que se encuentra detrás de panel solar.
Las características de un panel solar se lograran seleccionando el tipo de celula solar que utilizaremos y como las conectaremos entre si.
Por ejemplo, si armamos un panel solar de 36 células de silicio policristalino y las conectamos todas en serie, lograremos un panel solar con 18V y 5A, esto nos dará un panel solar de 90 Watts (Los datos son estimados ya que las eficiencias pueden ir variando).
No se preocupen por los detalles, luego veremos más en profundidad dentro de la sección dedicada a paneles solares.
Tipos de células solares fotovoltaicas
En el mercado existen distintos tipos de células solares y cada una tiene características que la hacen única y especial. Estas características se trasladaran al panel solar que se conformen y gracias a esto tendremos distintas opciones para elegir en el momento de dimensionar una instalación de paneles solares fotovoltaicos.
A continuación veremos más al detalle las opciones que encontraremos fácilmente en el mercado solar hogareño e industrial.
