Paneles Fotovoltaicos: Tipos, Funcionamiento y Eficiencia

Paneles Fotovoltaicos: Tipos, Funcionamiento y Eficiencia

Las células / celdas fotovoltaicas convierten la luz solar en electricidad

Una celda fotovoltaica (FV), normalmente denominada celda solar, es un dispositivo (no mecánico) que transforma a la luz solar en electricidad. Algunas de las celdas fotovoltaicas pueden convertir la luz artificial en electricidad.

Los fotones transportan energía solar.

La luz solar esta compuesta de fotones o de partículas de energía solar. Dichos fotones posee cantidades muy variables de energía, la cual corresponden a las diferentes longitudes de onda del espectro solar.

Una celda fotovoltaica se encuentra hecha de un material semiconductor. Cuando los fotones chocan contra una de estas células fotovoltaica, pueden reflejarse fuera de la celda, pasar mediante de la celda o ser absorbido por el material semiconductor. Solo los fotones que son absorbidos aportan la energía para poder generar electricidad. Cuando el material semiconductor absorbe la suficiente energía solar, los electrones se desprenden de los átomos del material. El tratamiento especial que recibe la superficie del material en su fabricación, provoca que la superficie frontal de la celda sea mas receptiva a los electrones libres, por lo tanto, los electrones migran de forma natural a la superficie de la celda.

El flujo de electricidad

El movimiento de los electrones, donde cada uno lleva una carga negativa, hacia la superficie frontal de la celda creando un desequilibrio de carga eléctrica entra la superficie frontal y posterior de la celda. Este desequilibrio crea un potencial de voltaje, como los terminales positivo y negativo de una batería. Los conductores eléctricos de la celda absorben los electrones. Cuando los conductores están conectados en un circuito eléctrico a una carga externa, como lo es una batería, la electricidad fluye en el circuito.

La eficiencia de los sistemas fotovoltaicos varía según el tipo de tecnología fotovoltaica.

La eficiencia con la que las celdas fotovoltaicas convierten la luz solar en electricidad, varia dependiendo del tipo de material semiconductor y de la tecnología de las celdas fotovoltaicas. La eficiencia de la mayoría de los módulos fotovoltaicos que hay en el mercado varían del 5% al 15%.

Cómo funcionan los sistemas fotovoltaicos

Las celdas fotovoltaica es un componente básico dentro de un sistema fotovoltaico. Cada celdas individuales pueden tener un tamaño diferente desde aproximadamente 0.5 pulgadas a 4 pulgadas de ancho. Sin embargo, una celda solo puede producir entre 1 o 2 vatios, la suficiente electricidad para pequeños usos.

Las celdas fotovoltaicas están conectadas de forma eléctrica en un modulo o panel fotovoltaico, empaquetado y hermético. Los módulos fotovoltaicos varían su tamaño y la cantidad de electricidad que pueden generar. La capacidad de generación de electricidad de un modulo fotovoltaico aumenta con el numero de celdas que el panel o modulo tenga. Los módulos fotovoltaicos pueden conectarse en grupos para poder formar una matriz fotovoltaica mas grande. Un conjunto fotovoltaico puede componerse por dos o cientos de módulos fotovoltaicos. La cantidad de módulos fotovoltaicos que estén conectados en una matriz determinara la cantidad total de electricidad que se pueda producir.

Las celdas fotovoltaicas generan corriente continua (CC). Dicha electricidad puede utilizarse para cargar baterías, las cuales a alimentan dispositivos que utilizan electricidad de corriente continua. El gran porcentaje de la electricidad se suministra como corriente alterna en los sistema de transmisión y de distribución eléctrica. Por lo tanto, los sistemas fotovoltaicos requieren de inversores para poder convertir la electricidad de corriente continua a electricidad de corriente alterna.

La celdas y módulos fotovoltaicos puede producir la mayor cantidad de electricidad cuando están directamente al sol. Los módulos y las matrices fotovoltaicas pueden utilizar sistemas de seguimiento, los cuales mueven los módulos para poder enfrentar constantemente al sol, pero dichos sistemas son caros. La mayoría de los sistemas fotovoltaicos poseen módulos en una posición fija, con módulos orientados hacia el sur y en un angulo para optimizar el rendimiento físico y económico del sistema.

Aplicaciones de los sistemas fotovoltaicos.

Los sistema fotovoltaicos mas chicos pueden utilizarse en aplicaciones de poca potencia como calculadoras o relojes de pulsera. En cambio, los sistemas mas grandes puede brindar electricidad para alimentar equipos o para bombear agua, para suministrar corriente eléctrica para una casa o negocio.

Algunas de las ventajas de los sistemas fotovoltaicos son:

  1. Los sistemas fotovoltaicos pueden generar electricidad en lugares donde no existen sistemas de distribución de electricidad (líneas eléctricas) y también pueden suministrar electricidad a una red eléctrica.
  2. Las matrices fotovoltaicas pueden instalarse rápidamente y pueden ser de cualquier tamaño.
  3. El impacto ambiental de los sistemas fotovoltaicos es mínimo.
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