Energía Solar Fotovoltaica: Células, Módulos y Acumuladores

Efecto Fotovoltaico

Las células fotovoltaicas se fabrican con materiales semiconductores, especialmente de silicio. Cuando se une un cristal P con uno N, los electrones y los huecos se recombinan en la zona de unión. Esto crea una barrera que impide el paso de electrones de la zona N a la zona P. Esta barrera se conoce como tensión de circuito abierto (V_oc).

Si cortocircuitamos la célula, uniendo la zona P con la N mediante un conductor, los electrones se recombinan con los huecos de la zona P. Esto genera una corriente de cortocircuito (I_sc).

Si conectamos una carga, circulará una intensidad de corriente por el receptor, pero siempre será inferior a la corriente de cortocircuito, ya que parte de la energía se pierde en forma de calor.

Estructura del Módulo Fotovoltaico

Un módulo fotovoltaico está compuesto por varias células solares interconectadas. Sus componentes principales son:

• Cubierta frontal: Suele ser de vidrio templado, proporcionando protección contra los agentes atmosféricos y los impactos.
• Encapsulado: Se emplea un material llamado etil-vinil acetato (EVA). Protege las conexiones entre las células y aporta resistencia ante vibraciones.
• Cubierta posterior: Se fabrica con polivinilo fluoruro (PVF) o poliéster. Sirve para proteger al módulo de la humedad.
• Marco: Sirve para dar rigidez y resistencia mecánica, además de proporcionar un sistema de fijación.
• Conexiones: El conexionado entre células se realiza con cintas metálicas que unen la cara frontal de una célula con la cara posterior de la célula siguiente.

El Acumulador

El acumulador es el componente de almacenamiento de energía de la instalación. Constituye una reserva de energía para cuando la aportada por los paneles es inferior a la que requiere la instalación.

Características del Acumulador:

• Capacidad: Se expresa en amperios por hora (Ah) e indica la cantidad de energía que puede suministrar.
• Eficacia de carga: Es la relación entre la energía empleada para cargar el acumulador y la realmente almacenada.
• Autodescarga: Es el proceso por el cual el acumulador se descarga sin estar en uso.
• Profundidad de descarga: Es el valor, expresado en %, de la energía que se ha consumido en un acumulador durante una sola descarga. El acumulador debe estar diseñado para soportar el mayor número posible de ciclos de carga y descarga.

Irradiancia e Irradiación

Se llama irradiancia (G) a la potencia solar que se recibe por unidad de superficie. Se mide en W/m².

Se llama irradiación (H) a la cantidad de energía solar recibida sobre una superficie durante un tiempo determinado. Se mide en kWh/m².