Los paneles fotovoltaicos tienen una primera y fundamental división en función a la calidad del silicio con el que están construidos. Como sabemos, las placas solares están constituidas de células fotovoltaicas que, para obtener un buen rendimiento, se fabrican en silicio cristalino, aunque también pueden combinarse con arseniuro de galio, e incluso encontrarse este elemento puro formando fotocélulas para materiales semiconductores. Pero, en la inmensa mayoría de los casos (el 90%), es el silicio el absoluto protagonista para transformar la energía solar en electricidad. Pueden ser monocristalinos o policristalinos.
En este sentido, cuanto más pura sea la carga de silicio que componga la placa solar, con más eficiencia llevará a cabo el trabajo de conversión entre un tipo de energía (solar) y otra (eléctrica). Los paneles solares monocristalinos son los más eficiente y potentes existentes actualmente en el mercado por el simple hecho de que sus cristales de silicio son más puros.
Funcionamiento de las células fotovoltaicas
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Para comprender las diferencias existentes entre un tipo de panel solar y otro, es necesario saber cuál es el proceso que tiene lugar en las células fotovoltaicas que permite la transformación de la energía lumínica proyectada por el sol en eléctrica para uso humano.
Los paneles solares requieren de la incidencia directa de los fotones de luz en sus células fotovoltaicas para crear un campo de electricidad entre las capas que lo componen, primero en módulos y posteriormente en paneles. Esto creará una corriente continua gracias al efecto fotoeléctrico. Por último, el inversor la transformará en corriente alterna con la que poder usar los equipos electrónicos que las personas utilizan.
La capacidad para transformar radiación solar en electricidad estará directamente relacionada con la pureza del silicio con la que cuentan las células fotovoltaicas.
Paneles solares monocristalinos
En estos paneles se instalan células con un silicio cuya procedencia es un mismo y único cristal. Este hecho hace que sea más puro, por lo que produce una mayor eficiencia, como cabe suponer también son los más caros. El encarecimiento se debe a que deben pasar por un proceso de fabricación denominado Czochrlaski, por el cual se consiguen bloques de silicio de forma cilíndrica (obleas) y con una gran pureza.
El silicio para aplicaciones fotovoltaicas (PV) es cultivado en forma cilíndrica con un diámetro de 8 pulgadas, unos 200 mm. La superficie del cilindro se recorta de forma casi cuadrada para ser preparados como intrínsecos, P-tipo dopado o N-tipo de silicio dopado.
El método Cz o Czochralski
El dopaje P- se consigue utilizando el elemento químico del boro, por su parte, el N- se logra usando fósforo. Las células solares que están fabricadas a partir de mono-Si (Silicio monocristalino) contiene un 35 % aproximado, es decir, un 30 % P-tipo, y 5 % N-tipo de todas las células solares basadas en este tipo de cortes de silicio. Por otra parte, el espesor medio de la producción de células solares fotovoltaicas mono-Si usadas se encuentra en el rango de 160-190 m.
Es este el método más común para producir cristales monocristalinos de Silicio, ya que, entre otras ventajas, requiere muy poco tiempo en su proceso, la tensión térmica y el coste final son relativamente bajos. Por último, cabe mencionar que el silicio de esta forma cultivado posee una concentración alta de oxígeno que colabora con la captación de posibles impurezas internas.
Ventajas de la instalación de los paneles moncristalinos de silicio
Las instalaciones fotovoltaicas llevadas a cabo con este tipo de paneles ofrecen un mayor rendimiento, lo que las hace ideales para estructuras que no disponen de mucha superficie. Usando estos paneles se obtiene mayor potencia cubriendo la misma superficie que con otros sistemas posibles. Por otro lado, su vida útil, a nivel operativo, también es más longeva obteniendo, además, mejores niveles de producción con radiación difusa.
Se distinguen por un característico color negro y por tener las esquinas recortadas en chaflán como resultado del corte que se realiza sobre la propia célula.
Los inversores para células monocristalinas de silicio
Los inversores fotovoltaicos son los mecanismos que transforman la energía recibida por el sol obtenida por las placas fotovoltaicas en corriente alterna. Los paneles fotovoltaicos cuentan con una para que cumplan con su función.
Si la placa solar queda parcialmente cubierta, lo más acertado será emplear micro inversores solares en lugar de los inversores centrales habituales.
Hay varios tipos; los inversores aislados, los conectados a la red, los centrales y los micro inversores solares que están especialmente aconsejados para los casos en los que el panel solar vaya a mantener una parte a la sombra.
Paneles solares policristalinos
Este otro tipo de paneles también están compuestos por células a partir del silicio, aunque al no emplearse el método Czochralski no es tan caro, ni tan puro, ni tan eficiente como los monocristalinos.
En este caso, se vierte silicio en bruto, con todas sus impurezas sobre un molde (cuadrado) que se deja enfriar lentamente en un crisol. Este bloque estará formado por una gran cantidad de diminutos cristales de silicio, presentando una gran heterogeneidad.
Posteriormente, se partirá en finas láminas formadas por estos diminutos cristales de silicio. Este proceso implica una menor pérdida de este mineral, pero el resultado es mucho menos eficiente a la hora de trasformar la energía solar en energía eléctrica.
En cuanto a su apariencia, los paneles presentan un acabado rectangular y su color es el azul marino que proyecta su mezcla de minerales. En cuanto a sus datos técnicos, una placa policristalina presentará un Coeficiente de Temperatura que propiciará una pérdida de potencia mayor por cada grado centígrado superior a los 25 en comparación a las placas monocristalinas.
