Integración Arquitectónica y Proceso de Fabricación de Módulos Fotovoltaicos

Módulos Fotovoltaicos como Elementos Arquitectónicos

En muchas ocasiones, los paneles solares se emplean en edificios y se convierten así no solo en un dispositivo funcional para producir electricidad, sino también en elementos arquitectónicos que deben integrarse estéticamente en el inmueble del que forman parte.

Fabricación de un Módulo Fotovoltaico

La materia prima para la fabricación de las células solares es, como ya hemos mencionado, arena común (un óxido de silicio, SiO₂). El proceso de fabricación es complejo y consume mucha energía:

Fases del Proceso de Fabricación

1. Reducción y Purificación: El compuesto debe reducirse en primer lugar a silicio y se somete a continuación a un proceso de purificación a través de una destilación fraccionada. Esta es la fase más cara del proceso y consume mucha energía.
2. Cristalización: Para fabricar un módulo de silicio mono o policristalino, se sigue un proceso de cristalización para formar un lingote cilíndrico de silicio cristalizado.
3. Corte: Estos lingotes se cortan posteriormente en láminas.
4. Dopado y Electrodos: Sobre esta lámina se efectúan las operaciones de dopado para la formación de la unión PN y la ubicación de los electrodos metálicos.
5. Ensamblaje Final: En la última fase se produce el soldado de las células, su montaje y encapsulación en el módulo.

Magnitudes y Características Eléctricas

Magnitudes Eléctricas de una Célula Solar

Imaginemos una célula de 243 cm² (centímetros cuadrados) que proporciona en sus conductores aproximadamente 0,5 V y una intensidad de 7 u 8 A (amperios). Para medir y controlar su rendimiento, a las células se les puede añadir una resistencia variable, un voltímetro y un amperímetro.

Curvas Características I-V y P-V

La Curva Característica I-V (Intensidad-Tensión) y la Curva P-V (Potencia-Tensión) son fundamentales para describir el comportamiento de una célula de silicio cristalino. En ellas se observa la posición del Punto de Máxima Potencia (MMP).

Si variamos la resistencia entre cero e infinito, la intensidad y la tensión varían siguiendo una curva que denominamos curva característica tensión e intensidad o curva I-V. Para una temperatura y un nivel de irradiancia determinados, el punto de trabajo (combinación de intensidad proporcionada y tensión de la célula) está siempre situado en dicha curva. La resistencia del circuito al que está conectada la célula determinará la ubicación del punto de la curva característica.

Cálculo de Potencia

La potencia generada se calcula mediante la fórmula:

P = V x I