Celdas Solares

Descripción del producto y servicio

Las celdas fotovoltaicas son el motor de cualquier sistema solar, es que sin ellas no podríamos contar actualmente con paneles solares o cualquier otro dispositivo que funcione a base de esta energía. Una celda fotovoltaica tiene como función primordial convertir la energía captada por el sol en electricidad a un nivel atómico; muchas de ellas cuentan con una propiedad conocida como efecto fotoeléctrico lo cual hace que los fotones de luz sean absorbidos para luego irradiar electrones; cuando dichos electrones libres son capturados el resultado que obtenemos es una corriente eléctrica que luego, mediante su conversión, es empleada como electricidad. Las celdas fotovoltaicas tuvieron su nacimiento gracias a un físico francés llamado Edmundo Becquerel, fue éste quien notó que ciertos materiales producían pequeñas cantidades de corriente eléctrica cuando los mismos eran expuestos hacia la luz, es así como el principio del aprovechamiento de la energía solar surgiría.

Luego, Albert Einstein describió lo que era el efecto fotoeléctrico, en el cual se basa hoy la tecnología fotovoltaica, por dicho trabajó consiguió el premio Nobel de física. Con toda esta información, conocimientos y avances, los Laboratorios Bell crearon el primer módulo fotovoltaico en 1954 apareciendo allí las primeras celdas fotovoltaicas; como su fabricación era bastante costosa y en aquella época el precio resultaba algo injustificado, la producción de celdas fotovoltaicas decayó hasta 1960. Fue en este año en donde la industria espacial comenzó a hacer uso de esta tecnología para conseguir energía eléctrica y distribuirlas luego a bordo de sus naves; fue a través de los programas espaciales que los científicos y técnicos pusieron énfasis en la energía solar y sus beneficios; cuando su uso alcanzó un alto grado de confiabilidad, se pudo lograr una reducción en los costos.

Funcionamiento de la celda

Las celdas fotovoltaicas conocidas también como celdas solares están hechas de de materiales semiconductores, en especial de silicio, el mismo que se emplea en la industria de la microelectrónica. Se emplea una delgada rejilla semiconductora para poder originar un campo eléctrico, positivo en un lado y negativo en el otro, claro está; cuando la energía proveniente de los rayos solares llega a la celda fotovoltaica, los electrones son golpeados y sacados de los átomos del material semiconductor.

La electricidad se obtiene se ponen a los semiconductores tanto positivos como negativos formando un circuito eléctrico, es entonces cuando los electrones son capturados en forma de corriente eléctrica. Las celdas son aquellas que, juntas, forman un panel fotovoltaico, pero un arreglo de varias celdas conectadas eléctricamente unas con otras en una estructura generan un módulo fotovoltaico.

Los módulos son construidos con el objetivo de brindar un determinado nivel de voltaje, un ejemplo es un sistema de 12 voltios; la corriente que se produzca dependerá siempre de cuanta luz el módulo capte. Los sistemas de este estilo puede funcionar aisladamente o conectados en red; con respecto a estos último, los mismos interaccionan a través de una interfaz electrónica, es decir, un inversor, que transforma la corriente directa en alterna para poder ser utilizada luego.

La construcción de celdas fotovoltaicas se ha generalizado debido a la falta de sistemas de redes eléctricas y a las grandes áreas rurales y despobladas que el mundo posee actualmente; desde la década del 90’ la tecnología fotovoltaica se emplea para suministrar electricidad a diferentes aplicaciones como sistemas de telefonía satelital, educación vía satélite, seguridad y control de plataformas marinas no tripuladas, entre otras aplicaciones.

La instalación de energía solar se la considera como una inversión a largo plazo, una manera de ahorrar energía y una necesidad casi básica del ser humano; pero obtener este tipo de energía no es tarea engorrosa, la misma se encuentra a nuestro alcance pero para poder instalar este recurso en nuestro hogar hay que tener diversos factores en cuenta. Primero, hay que establecer las necesidades que se pretenden abastecer; esto puede ser generación de agua caliente, de luz, calefacción, etc.

En el caso particular de la escuela habría que tomar en cuenta la zona que se pretende iluminar, cantidad de lámparas y consumo de cada una.

Elementos de una instalación fotovoltaica

De manera general una instalación solar fotovoltaica se ajusta a un esquema como el siguiente

La célula fotovoltaica

El elemento principal de cualquier instalación de energía solar es el generador, que recibe el nombre de celda solar o fotovoltaica. Se caracteriza por convertir directamente en electricidad los fotones provenientes de la luz del sol.

Una celda fotovoltaica se comporta como un diodo la parte expuesta a la radiación solar N y la pared situada en la zona de la oscuridad la P. las terminales de conexión de la celda se hallan sobre cada una de estas partes del diodo: la cara correspondiente a la zona p se encuentra metalizada por completo (no tiene que recibir la luz) mientras que la zona N el metalizado tiene forma de peine, a fin de que la radiación solar llegue al semiconductor.

El panel solar

Un modulo fotovoltaico está formado por un conjunto de celdas solares, conectadas eléctricamente, encapsuladas y montadas sobre una estructura de soporte o marco. Proporciona en su salida de conexión una tensión continua, se diseña para valores concretos de tensión (6v, 12v, 24v etc.) que definirán la tensión a la va a trabajar el sistema fotovoltaico.

Los tipos de paneles solares vienen dados por la tecnología de la fabricación de las células y son fundamentalmente:

- Silicio cristalino

- Silicio amorfo

Potencia de la celda fotovoltaica

La potencia que proporciona una célula de tamaño estándar digamos de 10x10 cm es muy pequeña en torno a 1 o 2 w, por lo que generalmente será necesario tener que asociar varias de ellas con el fin de proporcionar la potencia necesaria al sistema fotovoltaico de la instalación.

La conexión en serie de las células permitirá aumentar la tensión final en los extremos de la celda equivalente

La conexión en paralelo

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