¿Qué es un panel solar y cómo funciona?

¿Tiene intención de instalar un sistema de energía solar? Si es así, quizá quiera saber más sobre el panel solar, o el dispositivo que impulsa los sistemas fotovoltaicos, como también se denomina a las instalaciones solares. En vista de ello, hemos preparado esta completa guía sobre el funcionamiento de los paneles solares y sus distintos tipos. Así pues, entremos de lleno, empezando por el significado de panel solar.

¿Qué es un panel solar?

El panel solar es un dispositivo fotovoltaico de superficie y que puede generar un tensión y corriente eléctricas utilizando los rayos del sol. Suelen adornar los tejados de viviendas y empresas, o situarse cerca del suelo en huertos solares.

Cuando los paneles solares se encadenan en un sistema fotovoltaico, suelen denominarse paneles solares y se conectan en serie. en serie o en paralelo. En la mayoría de los casos, un conjunto es lo que se utiliza para suministrar energía a su casa o negocio. Los paneles individuales, en cambio, se suelen utilizar para alimentar dispositivos individuales y de baja potencia.

¿De qué están hechos los paneles solares?

Las partes principales de un panel solar son: la parte superior de vidrio templado, el encapsulado, la capa de células solares, el marco, la lámina posterior, el marco y la caja de conexiones. Aquí encontrará más información sobre ellos.

  • Tapa de cristal: Esta pieza está fabricada con vidrio resistente y una capa antirreflectante. Proporciona protección al tiempo que reduce la cantidad de reflejos.
  • Encapsulación: una capa de protección, generalmente de plástico, que protege las células generadoras de energía.
  • Células solares: aquí es donde tiene lugar la generación de electricidad.
  • Hoja trasera: la lámina posterior del panel solar ofrece protección y aislamiento eléctrico.
  • Marco: Fabricado con aluminio para que sea ligero, el armazón del panel solar está pensado para ofrecer la resistencia estructural que necesita para mantenerse unido.
  • Caja de conexiones: contiene los conectores y el cableado que ayudan a conectar el panel a otros paneles y circuitos.

Tipos de paneles solares
Tipos de paneles solares
Recurso: https://www.mdpi.com

Tipos de paneles solares

Los fabricantes de paneles solares utilizan diversas tecnologías para fabricar el dispositivo. Esto da lugar a distintos tipos de paneles con características diferentes. Los tipos de paneles solares que se pueden obtener hoy en día son los siguientes: panel solar monocristalino, panel solar policristalino, panel solar de película fina y panel solar PERC.

Panel monocristalino

El panel solar monocristalino se denomina así por utilizar un solo, silicio puro cristales en sus células de generación de energía. Por eso, este tipo de paneles solares se caracterizan por un color negro u oscuro y células octogonales.

El panel monocristalino es el más básico de todos los tipos de paneles solares. También es bastante eficiente, ya que convierte más luz solar en energía que el tipo policristalino que se describe a continuación. Sin embargo, es más difícil de fabricar y cuesta más.

Panel policristalino

El panel solar policristalino, como su nombre indica directamente, presenta muchos cristales de silicio en una sola célula. Aunque esto facilita su fabricación, estos tipos de paneles fotovoltaicos son menos eficientes, es decir, convierten menos luz solar en electricidad que los monocristalinos.

El panel solar policristalino también es menos caro, ya que es más fácil de producir. En términos de aplicación, se adapta a situaciones menos exigentes en las que la asequibilidad es más atractiva que una mayor eficiencia en la generación de energía. Puede identificar los paneles policristalinos por su característico color azul.

Panel de película fina

El panel solar de película fina se fabrica depositando una capa (o varias capas) de un material fotovoltaico sobre una superficie. La superficie puede ser de vidrio, plástico o metal. Por otra parte, se pueden utilizar diferentes materiales para la capa fotosensible, dando lugar a diferentes subtipos del panel que incluyen:

  • Panel solar de silicio amorfo
  • Paneles solares de telururo de cadmio
  • Seleniuro de cobre, indio y galio

Comparado con los tipos mono y policristalino, el panel de capa fina es la opción menos eficiente. Como puede suponer, también es la más asequible. Además, es ligero y está disponible como panel flexible que puede utilizarse en aplicaciones únicas.

Panel PERC

PERC significa Emisor Pasivado y Célula Trasera. Estos tipos de paneles solares cuentan básicamente con una capa debajo de ellos, o en la parte trasera, lo que también hace que reciban el nombre de "células traseras". Esta capa sirve para reflejar la cantidad de luz que de otro modo atravesaría un panel típico.

Gracias a la capa posterior añadida, el panel solar PERC es más eficiente. Normalmente, la capa reflectante se añade al panel monocristalino, lo que aumenta su eficiencia de generación de energía a niveles aún mayores. Este tipo de paneles se utiliza sobre todo en sistemas comerciales de generación de energía.

Cómo funciona un panel solar
Cómo funciona un panel solar
Recurso: https://www.researchgate.net

¿Cómo funcionan los paneles solares?

El funcionamiento de los paneles solares suele basarse en el principio de fotoexcitación. Los paquetes de energía luminosa (llamados fotones) excitan y desprenden electrones de los átomos de un material. En un panel solar, esto hace que fluya una corriente eléctrica. Hoy en día, la mayoría de los paneles se construyen con silicio, que es lo que ilustra bien el funcionamiento de los paneles solares.

  • Un panel solar típico está formado por unidades individuales de generación de energía (llamadas células) conectadas entre sí. Cada célula se compone de dos finas capas de silicio.
  • Una capa (y que forma la parte superior) es un Tipo P semiconductor fabricado dopándolo con fósforo.
  • La otra cara es la dopada con boro para hacerla deficiente de electrones y denominada Tipo N semiconductor.
  • La capa P tiene un exceso de electrones, lo que la hace estar cargada negativamente.
  • La capa N contiene espacios vacíos para electrones. Se denominan agujeros.
  • Cuando se unen, las dos capas forman lo que se denomina unión PN.
  • Esta unión crea un campo eléctrico que sólo puede permitir que los electrones fluyan en una dirección.

Trabajar paso a paso

Veamos ahora cómo funciona un panel solar, paso a paso. Así te harás una idea de lo que ocurre desde que el sol ilumina el panel hasta que se activa la carga eléctrica.

  • Cuando la luz solar incide sobre la superficie del panel solar, desprende electrones de los átomos de silicio.
  • Los electrones golpeados son ahora libres de moverse.
  • Sin embargo, debido al campo eléctrico que existe en la unión PN, estos electrones no pueden viajar a través de las capas de silicio.
  • Cuando un circuito externo se conecta al panel (carga), los electrones libres pueden ahora encontrar un camino por el que fluir.
  • A continuación, los electrones fluirán por la carga a través de varios conductores colocados en cada célula.
  • Esto crea lo que se llama una corriente eléctrica

El panel solar que funciona produce lo que se llama corriente continua DC. Ésta sólo puede ser utilizada por unos pocos aparatos. Para hacerla más utilizable, la corriente se cambia a CA o corriente alterna. Esto requiere el uso de un dispositivo conocido como inversor solar.

¿Cómo funcionan los paneles solares por la noche?

¿Pueden funcionar de noche los paneles solares? Veamos. Por la noche, el sol no brilla. Dado que los paneles dependen de la energía luminosa para funcionar, esto significa que no se liberan electrones y que no fluye electricidad en el circuito externo. En ese momento, el panel no puede alimentar su carga ni cargar un sistema de almacenamiento.

Tenga en cuenta que la cantidad de electricidad producida por sus paneles solares es directamente proporcional a la cantidad de luz que incide sobre sus células. Al anochecer, esta cantidad disminuye considerablemente hasta la madrugada, cuando la generación aumenta gradualmente.

Paneles solares para el hogar
Paneles solares para el hogar
Recurso: https://youtu.be/_ZxPopPSBbA?

Usos de los paneles solares

Gracias a su capacidad para producir corriente a partir de la luz solar, los paneles solares pueden utilizarse para alimentar prácticamente cualquier aparato que utilice electricidad, siempre que la cantidad de energía generada por el panel esté dentro de la tasa de consumo del aparato en cuestión. Entre los usos típicos de un panel solar se incluyen los siguientes.

  • En los hogares, los paneles solares se utilizan para alimentar desde luces y electrodomésticos de cocina hasta sistemas de climatización y prácticamente cualquier tipo de aparato eléctrico.
  • Las empresas también pueden instalar paneles generadores de energía solar para alimentar diversas cargas.
  • Las grandes huertas solares utilizan grandes paneles para generar electricidad que se distribuye a los clientes.
  • Hoy en día se utilizan paneles solares para suministrar energía a las estaciones de recarga de vehículos eléctricos.
  • Algunos productos electrónicos están equipados con minipaneles solares para alimentarlos. Por ejemplo, calculadoras, radios, etc.
  • Los paneles solares se instalan normalmente en los vehículos espaciales para generar electricidad en el espacio.

Conclusión

El panel solar, también llamado módulo fotovoltaico, es un dispositivo común en el mundo moderno. Permite generar energía limpia, además de proporcionar una forma menos costosa de producir electricidad. Con la tendencia mundial hacia fuentes de electricidad más ecológicas, los paneles solares son cada vez más populares, y su uso se observa tanto en hogares como en empresas.

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