La Célula Fotovoltaica y el Módulo Fotovoltaico
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La Célula Fotovoltaica
Denominada célula fotoeléctrica o célula solar, la célula de silicio cristalino, utiliza el silicio como material semiconductor. Los átomos están formados por un núcleo, protones y neutrones.
Configuración de Materiales Semiconductores
Los átomos de silicio tienen cuatro electrones en su órbita de valencia. Al compartir dichos electrones con sus cuatro átomos vecinos, el átomo de silicio adquiere su configuración de gas noble. La conductividad intrínseca no sirve para generar electricidad. La introducción de átomos de impurezas se llama dopado. Se denomina dopado de tipo N si se introduce fósforo y dopado de tipo P si se introduce boro. En un semiconductor de tipo N existe un exceso de electrones y en uno de tipo P un exceso de huecos.
Fabricación de la Célula Fotovoltaica
La célula fotovoltaica suele estar formada por dos capas de semiconductores con dopados diferentes. La célula más común es la cristalina de silicio. La célula convencional se fabrica con un espesor entre 100 y 500 micras.
Tipos de Células Fotovoltaicas
- Célula de Silicio Monocristalino: Poseen una estructura muy uniforme, su fabricación es lenta y consume mucha energía.
- Célula de Silicio Policristalino: Tienen una estructura no uniforme, con una eficiencia entre el 13 y el 16 por ciento.
- Célula de Capa Fina: El semiconductor se deposita en forma de fina capa sobre un sustrato de bajo coste, con una estructura no cristalina.
Pérdidas y Rendimiento
- 3%: Sombras, conexión eléctrica y reflexión de la radiación solar.
- 22%: Energía de los fotones demasiado baja.
- 30%: Energía de los fotones demasiado elevada.
- 8.5%: Pérdidas de energía por recombinación de electrones y huecos.
- 20%: Pérdida de tensión en la célula.
- 0.5%: Pérdidas en la resistencia.
El Módulo Fotovoltaico
- Cubierta Frontal: Buen transmisor de la radiación solar y protege contra agentes atmosféricos.
- Encapsulado: Material transparente que aísla las células eléctricamente.
- Cubierta Posterior: Protege al módulo frente a agentes atmosféricos y lo aísla eléctricamente.
- Marco: Proporciona rigidez y resistencia al módulo.
Factor de Forma
En las células cristalinas, el factor de forma está situado entre 0.7 y 0.85, mientras que para las células amorfas se encuentra entre 0.5 y 0.7.