Los paneles solares son una excelente opción para generar electricidad limpia. Sin embargo, el costo de comprar uno puede ser bastante elevado y los más económicos apenas producen electricidad. En este artículo te mostraré cómo construir tus propias celdas solares en casa utilizando materiales interesantes que puedes conseguir en tu tienda local o en internet.
¿Es difícil producir paneles solares?
La mayoría de los módulos fotovoltaicos utilizan células solares de silicio, que se pueden clasificar en dos tipos principales: monocristalinas y policristalinas. Ambos tipos de células solares están hechas de silicio de alta pureza, pero tienen diferentes procesos de fabricación:
- Las células solares monocristalinas se cortan a partir de cristales individuales que se cultivan a partir de silicio fundido mediante un proceso altamente controlado.
- Los fabricantes de células policristalinas fusionan varios cristales juntos. Como resultado, este proceso no requiere cultivar un solo cristal a partir de silicio fundido.
Los paneles solares monocristalinos pueden convertir la luz solar en electricidad de manera más eficiente, pero son más complejos y costosos de fabricar. Los paneles solares policristalinos son más fáciles de hacer y más asequibles, pero tienen una eficiencia más baja.
Los detalles técnicos de la fabricación de paneles solares son complejos, pero desglosaremos cada paso del proceso en las siguientes secciones. Los pasos a continuación se aplican a los paneles solares de silicio cristalino, que representan más del 90% de la cuota de mercado global. Otros tipos de paneles, como los de película delgada, tienen diferentes procesos de fabricación según el material.
Extracción y refinación del silicio
Según la Real Sociedad de Química, el silicio es uno de los elementos más abundantes en la Tierra, representando el 27,7% de la corteza del planeta. Sin embargo, el silicio natural se combina con otros elementos como oxígeno, fósforo y nitrógeno. Los fabricantes deben procesar estas materias primas para obtener el silicio puro necesario para fabricar paneles solares.
El contenido de oxígeno de la sílice mineral se puede eliminar con altas temperaturas, lo que da como resultado silicio de alta pureza. La industria solar utiliza polisilicio con una pureza del 99,9999% para fabricar tanto células solares policristalinas como monocristalinas.
Producción de obleas de silicio
Las células policristalinas tienen un proceso de producción más sencillo que implica fundir y cortar bloques de silicio policristalino en obleas cuadradas que se utilizan para fabricar las células fotovoltaicas.
Hacer células monocristalinas es más complejo, ya que los fabricantes solares deben asegurarse de que el silicio fundido se solidifique en un solo cristal. El proceso se basa en el método Czochralski, en el cual los cristales se cultivan sumergiendo un cristal de semilla más pequeño en silicio fundido. El resultado es un gran bloque cilíndrico hecho de un solo cristal de silicio que los fabricantes pueden cortar en células solares.
Fabricación de células fotovoltaicas
Los fabricantes pueden mejorar la eficiencia de las células fotovoltaicas agregando cantidades controladas de boro y fósforo. La eficiencia de los paneles solares mide la cantidad de luz solar que una célula solar puede convertir en energía.
Los elementos agregados actúan como semiconductores: el fósforo produce silicio de tipo n, mientras que el boro produce silicio de tipo p.
Los semiconductores de tipo n tienen un mayor número de electrones libres, que tienen una carga negativa cuando se mueven.
Los semiconductores de tipo p tienen huecos electrónicos, que tienen una carga positiva neta.
El silicio de tipo p y el silicio de tipo n se colocan en capas formando una unión pn, que es el principio básico de una célula solar.
Cuando se expone a una fuente de luz, los electrones en el silicio de tipo n ganan energía y se mueven hacia los huecos en el silicio de tipo p para crear una corriente eléctrica.
En otras palabras, este proceso convierte la luz solar en energía eléctrica.
Los paneles solares están compuestos por múltiples células fotovoltaicas conectadas entre sí mediante conductores de plata y soldadura de cobre. Hay muchos tamaños de paneles, pero la mayoría de los paneles solares residenciales tienen 60 o 72 células. Algunos fabricantes fabrican paneles solares con 120 o 144 medias células, que tienen aproximadamente las mismas dimensiones que los paneles de 60 y 72 células.
Encapsulación y lámina posterior
Los fabricantes cubren las células fotovoltaicas con un revestimiento antirreflectante para aumentar la absorción de la luz solar. Los paneles solares también se encapsulan con dos capas de etileno vinil acetato (EVA), que ayudan a proteger los paneles del polvo y la humedad. El montaje final incluye cubrir el panel con una lámina frontal de vidrio templado y una lámina posterior de polímero.