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Paneles de energía
solar fotovoltaica

¿Cuáles son los tipos de células fotovoltaicas?

Los principales tipos de células fotovoltaicas són los siguientes:

¿Cuáles son los tipos de células fotovoltaicas?
  • Células de silicio monocristalino (M-Si). Está constituido por un único cristal de silicio con estructura muy uniforme. Garantiza un rendimiento superior al resto de tecnologías debido a que los átomos de silicio están perfectamente alineados facilitando así la conductividad. 
  • Células solares de silicio policristalino (P-Si). Está formado por muchos cristales de silicio. Son más económicos pero tienen un rendimiento inferior.
  • Células de capa delgada (Thin-Film). Se obtiene al depositar varias capas de material fotovoltaico sobre una base. Con respecto a los cristalinos es más fácil de fabricar pero tiene un rendimiento inferior.
    • Celdas solares sensibilizadas por colorante (DSC) y otras celdas solares orgánicas.
    • Cobre indio galio y selenio (CIS o CIGS)
    • Telururo de cadmio (CdTe)
    • Silicio amorfo (a-Si) y otros silicios de película delgada (TF-Si)

Los diferentes tipos de células fotoeléctricas dependen de la naturaleza y las características de los materiales utilizados. El tipo más común es la célula de silicio cristalino (Si). Este material se corta en láminas muy finas en forma de disco, monocristalinas o policristalinas, en función del proceso de fabricación de la barra de silicio.

La primera célula cristalina que se fabricó en el ámbito industrial es la de silicio puro monocristalino. Estos tipos de células solares presentan un buen rendimiento energético, pero tienen un coste superior al resto de tipologías. Por este motivo, en la actualidad tienen un nivel de implantación moderado.

Las células solares son las encargadas de convertir la radiación solar en electricidad en forma de corriente continua. Las células fotoeléctricas son un elemento indispensable para estie tipo de energía renovable. El conjunto de las células fotovoltaicas conectadas en serie forman un panel solar. En este caso, un panel solarfotovoltaico.

¿Qué características tienen las células monocrsitalinas?

Las células solares monocristalinas suelen presentar una forma cuadrada, con las esquinas redondeadas. Antiguamente tenían forma circular. Esto se debe al proceso de crecimiento del cristal de silicio monocristalino que presenta una forma cilíndrica.

Estas son las características más destacadas de la célula monocristalina:

  • El proceso de calentamiento es más lento.
  • Su proceso de fabricación es más costos energéticamente.
  • Es más eficiente con respecto a los otros tipos de células solares.
  • El proceso de fabricación es más largo.

Células fotovoltaicas monocristalinas y policristalinas

¿Qué son las celulas solares policristalinas?

En el proceso de fabricación del silicio policristalino, el silicio se deja solidificar lentamente en un molde rectangular y se obtiene un sólido rectangular con muchos cristales, lo que da lugar a las células policristalinas.

Rendimiento

Este tipo de células tienen un rendimiento inferior a las monocristalinas, pero actualmente presentan una fuerte implantación porque tienen un coste económico inferior a las monocristalinas.

¿En qué consisten las células solares de capa fina?

Con menos implantación, podemos encontrar en el mercado paneles fotovoltaicos llamados de "capa fina". Estos no se fabrican con células individuales, sino en forma de bandas continuas en que es depositada sobre un sustrato apropiado (vidrio o resinas sintéticas) una capa fina de silicio amorfo (a-Si), de 1 o 2 micras de espesor, haciendo un panel continuo que no necesita interconexiones interiores.

El rango de espesor de esta capa es muy amplio y varía desde unos pocos nanómetros a decenas de micrómetros.

Una característica de estas células es que los fotones que no chocan con ningún electrón las atraviesan gracias a su pequeño grosor, lo que posibilita el diseño de paneles con diferentes capas superpuestas y que se denominan tándem (dos capas) o triple unión (tres capas).

Uno de los tipos de capa fila es la célula con silicio amorfo. Las células con silicio amorfo tienen un rendimiento de aproximadamente la mitad del de las células cristalinas, y por ello, en la fabricación de células de capa fina se están empezando a utilizar otros tipos de semiconductores, esencialmente el selenur de cobre e indio (CIS) o teluro de cadmio (CdTe).

¿Cuáles son los tipos de células solares de capa fina?

Muchos de los materiales fotovoltaicos se fabrican con métodos de depósito diferentes en una variedad de sustratos. Las celdas solares de película delgada suelen clasificarse según el material fotovoltaico utilizado:

  • Celdas solares sensibilizadas por colorante (DSC) y otras celdas solares orgánicas.
  • Cobre indio galio y selenio (CIS o CIGS)
  • Telururo de cadmio (CdTe)
  • Silicio amorfo (a-Si) y otros silicios de película delgada (TF-Si)

¿Qué otros tipos de tecnologías existen?

SilicioComo tecnologías innovadoras en la fabricación de células fotovoltaicas, resaltaremos las llamadas "células HIT" (Heterojunction with Intrinsic Thin Layer). Este término hace referencia a una técnica basada en la superposición de capas de semiconductores de diferente "gap" como pueden ser el silicio amorfo combinadas con células de silicio cristalinas o teluro de cadmio, etc.

Esto mejora la eficiencia energética de las células solares y amplía el espectro de radiación solar aprovechable, ya que cada uno de los semiconductores es especialmente sensible a alguna de las bandas del espectro electromagnético.

¿Para qué sirven los sistemas de concentración solar?

Otra de las líneas de innovación tecnológica desarrollada en los últimos años es la llamada técnica de concentración solar, la cual permite mejorar el aprovechamiento de energía renovable por metro cuadrado de panel fotovoltaico.

Esta tecnología se basa en la concentración de la radiación solar en una pequeña superficie (la célula fotovoltaica) mediante un concentrador óptico. Por ejemplo, a través de una lente Fresnel (efecto lupa) o un reflector, como un simple espejo con que se puede lograr un aumento significativo de la radiación solar incidente y, en consecuencia, un rendimiento energético más grande del sistema. Esta técnica también es conocida como horno solar.

De todos modos, los sistemas de concentración tienen el inconveniente de que aprovechan casi únicamente la radiación solar directa. Por ello, con los paneles de concentración es imprescindible la utilización de sistemas precisos de seguimiento.

Actualmente, el mercado ofrece algunos paneles fotovoltaicos con sistemas de concentrador Fresnel puntual y otros concentradores disco-parabólicos integrados en el mismo panel, que pueden llegar a aumentar la radiación incidente en la célula hasta 500 veces, y así se aumenta de manera importante la producción energética por unidad de superficie de célula.

Referencias

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Fecha publicación: 12 de febrero de 2016
Última revisión: 28 de marzo de 2020