Diferentes tipos de paneles solares y células fotovoltaicas
Nota: Esto es un artículo actualizado sobre diferentes tipos de paneles solares y células fotovoltaicas y también lo actualizaremos en el futuro de acuerdo con las últimas tecnologías en sistemas de energía solar. el futuro. Asegúrese de marcar esta página como favorita para consultarla en el futuro o leerla más tarde. Además, no olvides compartir con tus amigos, suscribirte y unirte a nuestro blog y no te pierdas ni una sola publicación relacionada con los temas 🙂
Tipos de paneles solares y fotovoltaicos con ventajas y desventajas
Diferentes tipos de paneles solares y ¿cuál es el mejor panel fotovoltaico para usted?
¿Si has decidido comprar paneles solares para tu diseño final, pero no sabes cuál es el más adecuado para ti? Entonces este artículo es para usted y también para aquellos que quieran conocer más información y detalles sobre los diferentes tipos de paneles solares y células fotovoltaicas.
Si eliges el tema, aprenderás:
Esperamos que algunos de ellos le ayuden a tomar la decisión correcta sin ninguna confusión para seleccionar un panel solar adecuado.
Ahora comencemos.
Silicio cristalino (c-Si) para tecnología fotovoltaica
El silicio cristalino (c-Si) es una forma cristalina de silicio (Si) que se utiliza ampliamente en el proceso de fabricación de paneles solares cristalinos (PV poli y monocristalinos) en la tecnología fotovoltaica. Casi el 90% de la tecnología fotovoltaica se basa en silicio, que se utiliza principalmente en paneles solares de silicio cristalino.
Hay muchos factores para utilizar el silicio en la tecnología fotovoltaica, pero el importante es la pureza del silicio, lo que significa que cuanto mayor sea la purificación del silicio, mayor será la capacidad del panel solar para convertir la luz solar en electricidad como potencia de salida.
El silicio cristalino (c-Si) forma la base de las células fotovoltaicas de silicio policristalino, multi y monocristalino, que analizaremos en detalle a continuación.
Panel solar monocristalinos
«Mono» significa «único», como su nombre indica. Las células del panel solar monocristalino están hechas de un solo cristal de silicio puro. También se le llama silicio monocristalino porque una vez se utilizó un solo cristal para fabricar la matriz que proporciona pureza al panel solar (PV) y una apariencia uniforme en todo el módulo fotovoltaico.
Los paneles solares monocristalinos (células fotovoltaicas) tienen forma redondeada y las barras de cristal de silicio parecen cilíndricas en todo el módulo fotovoltaico.
Bueno saber:
Para diferenciar entre fotovoltaico policristalino y monocristalino (panel fotovoltaico o solar) es que las células solares monocristalinas parecen cilíndricas con bordes redondeados.
Ventajas
- La eficiencia de los paneles solares monocristalinos es del 15-20%, mientras que los últimos paneles solares monocristalinos alcanzan una eficiencia del 25% en los laboratorios y la eficiencia verificada es del 21%. En EE. UU., la eficiencia de la serie E20 es aproximada de hasta el 20 % y la serie X de SunPower PV (paneles fotovoltaicos) proporciona una eficiencia del 21,5 %.
- Los fotovoltaicos monocristalinos (paneles fotovoltaicos o solares) requieren la menor cantidad de espacio y ocupan un área pequeña en el techo.
- La vida media de los paneles solares monocristalinos es de unos 25 años, mientras que otros fabricantes de paneles fotovoltaicos afirman tener una esperanza de vida de 25 a 30 años.
- Su rendimiento es mejor que el policristalino en condiciones de luz del mismo nivel. Además, los paneles solares monocristalinos producen hasta cuatro veces más energía eléctrica que los paneles solares de película fina.
- En resumen, los paneles solares monocristalinos son el módulo fotovoltaico más eficiente disponible, la tecnología más popular en el mercado, comúnmente disponible, ocupa la menor cantidad de área en el techo y es fácil de usar y reemplazar.
Desventajas
- Los paneles solares monocristalinos son costosos. El costo inicial de los paneles fotovoltaicos monocristalinos es demasiado alto y costoso en comparación con los módulos fotovoltaicos solares de película delgada o los paneles solares policristalinos.
- Como está hecho de un solo cristal de silicio, el área parcialmente cubierta del panel solar con nieve, suciedad o sombra puede romper todo el circuito fotovoltaico.
- Una gran cantidad de silicio puro acaba como residuo. Para fabricar obleas y matrices de silicio en forma cilíndrica grande (un proceso que solía producir silicio monocristalino llamado proceso Czochralski), los cuatro extremos de las células fotovoltaicas se cortan de los lingotes, lo que da como resultado una gran cantidad de desechos de silicio puro.
- Tiende a ser más eficiente cuando la temperatura sube, es decir, funciona mejor en climas cálidos y a pleno sol, pero no es un hecho considerable para la mayoría de los propietarios.
Paneles solares policristalinos
«Poli» significa «muchos o múltiples». Como su nombre lo indica, está hecho de varios cristales de silicio puro diferentes, combinados para formar una célula solar o fotovoltaica. Las formas de estas células son rectangulares y necesitan menos silicio en comparación con los paneles solares monocristalinos, lo que los hace menos costosos, pero su eficiencia también es menor que la de las células fotovoltaicas monocristalinas (aproximadamente 13,5-17%. También se las llama polisilicio o multicristalinas). silicio y se introduce por primera vez en 1981 en el mercado.
Para fabricar células fotovoltaicas policristalinas, se funde silicio puro en bruto y se vierte en un molde cuadrado que se enfría y se corta en obleas y matrices perfectamente cuadradas. Hay un panel solar policristalino con disposición aleatoria de cristales que refleja algo de luz, por lo que se ve un poco más azul. Hoy en día, los precios de los paneles solares policristalinos bajan y vuelven a ganar popularidad en EE. UU., Reino Unido, Australia y otros mercados locales.
Ventajas
- Los paneles solares policristalinos tienen una menor tolerancia al calor (lo que significa que su rendimiento es menor a altas temperaturas en comparación con los módulos fotovoltaicos solares monocristalinos, ya que el calor puede alterar los paneles solares y reducir su vida útil). Sin embargo, no es un hecho considerable para la mayoría de los propietarios y compradores de paneles solares y no lo tienen en cuenta al diseñar el diseño de instalación del panel solar.
- El proceso para producir silicio policristalino cuesta cada vez menos complicado.
- En resumen, es rentable de fabricar, tiene buena eficiencia, ocupa un área pequeña en el techo, está comúnmente disponible y es fácil de reemplazar y usar.
Desventajas
- La eficiencia de los paneles solares policristalinos es de aproximadamente 13,5-17%. Técnicamente, esto significa que si 100 W de energía solar potencial golpean el panel solar, entonces su producción sería de aproximadamente 13,5 W a 17 vatios de energía eléctrica producida por energía solar. Por tanto, es ligeramente menos eficiente que el panel solar monocristalino.
- La misma superficie de módulos fotovoltaicos policristalinos (en tamaño) produciría menos energía en comparación con un panel solar monocristalino (pero este no es siempre el caso).
- No es adecuado para su uso en comparación con una película delgada y un panel solar monocristalino en términos de elegancia (cuando sea necesario) porque no tiene una apariencia uniforme, sino solo un color azul aleatorio y extraño.
Células solares de cinta de hilo
Un proceso en el que se fabrican tiras y láminas de silicio multicristalino para tecnología fotovoltaica (PV). En este proceso, se pasan cables de resistencia a altas temperaturas a través del silicio fundido para formar una fina cinta multicristalina de cristales de silicio. Estas cintas muy finas luego se cortan en diferentes longitudes para formar células fotovoltaicas y solares. Los paneles solares fabricados con tecnología String Ribbon tienen el mismo aspecto que los paneles fotovoltaicos policristalinos tradicionales. El proceso fue desarrollado por primera vez en la década de 1970 por Mobil-Tyco, Solar Energy Corp y The Evergreen Solar fueron los principales fabricantes de tecnología String Ribbon para fabricar células solares. Tenga en cuenta que los paneles fotovoltaicos String Ribbon también están hechos de silicio policristalino.
Ventajas:
- Producción de menor costo, simple y fácil de usar.
- La eficiencia de los paneles solares String Ribbon es de aproximadamente 13-14% (mientras que en los laboratorios, los investigadores lograron una eficiencia de 18-19%)
Desventajas:
- La fabricación consume más energía
- Mínima eficiencia espacial
Células solares de película delgada (TFSC) o (TFPV)
Las células solares de película delgada (TFSC) también se conocen como células fotovoltaicas de película delgada (TFPV) o módulos fotovoltaicos amorfos.
Integrar una o más capas delgadas de materiales fotovoltaicos o películas delgadas (TF) sobre un sustrato, por ejemplo, metal, vidrio, plástico, etc., es el proceso básico para fabricar paneles solares de película delgada y es Una célula solar de segunda generación. El espesor de la película varía desde unos pocos nanómetros (nm) hasta micrómetros (μm), mientras que se ha revelado una película mucho más delgada. La célula solar de silicio cristalino (c-SI) de primera generación utiliza obleas de silicio de hasta 200 µm.
A continuación se detallan las subcategorías (Tipos de paneles solares de película delgada) mediante las cuales se integran los materiales fotovoltaicos en un sustrato.
- Silicio amorfo (a-Si/TF-Si)
- Seleniuro de cobre, indio y galio (CIGS/CIS)
- Telururo de cadmio (CdTe)
A continuación se muestran las células solares de película delgada de tercera generación, que no están disponibles comercialmente en absoluto y los investigadores esperan hacer realidad el sueño (muy pronto).
- Células Fotovoltaicas Orgánicas (OPC/OPC)… (Ya está disponible)
- Sensibilizado por tinte
- Células solares de polímero
- Punto cuántico
- Sulfuro de cobre, zinc y estaño,
- Nanocristal
- Células solares de perovskita
Los paneles solares de película delgada son más baratos pero menos eficientes que la tecnología convencional de células solares de silicio cristalino (c-SI). Sin embargo, el desarrollo tecnológico reciente verifica que la eficiencia de las células de laboratorio de telururo de cadmio (CdTe) y seleniuro de cobre, indio y galio (CIGS/CIS) alcanzó hasta el 20 %.
Ventajas
- La producción a gran escala de paneles solares de película delgada es menos complicada que la de las células fotovoltaicas de base cristalina.
- Son baratos en comparación con otros paneles solares/fotovoltaicos monocristalinos.
- La apariencia uniforme de los paneles solares de película delgada es más atractiva y también puede usarse con fines de embellecimiento.
- También viene en una forma flexible que puede usarse para muchos propósitos y aplicaciones y tiene sentido cuando se usa donde el espacio no es un problema.
- Tiene tolerancia a altas temperaturas, es decir, las altas temperaturas y la sombra tienen menos impacto en los paneles solares de película delgada.
Desventajas
- Requiere mucho espacio. Por lo general, no son útiles para viviendas y propietarios de viviendas.
- La estructura de soporte adicional, cables, mantenimiento, etc. para la instalación de paneles solares de película delgada hace que el sistema sea costoso.
- La esperanza de vida general de los paneles solares delgados es menor que la de los paneles solares policristalinos y monocristalinos.
Células solares y módulos fotovoltaicos de silicio amorfo (a-Si o a-Si:H)
Recientemente se ha vuelto popular en el mercado una célula solar de silicio amorfo, que es una subcategoría de paneles solares de película delgada de silicio. Ya que necesitan menos (digamos 1%) del silicio utilizado en las células solares cristalinas y son muy menos eficientes que los paneles solares poli o monocristalinos (aproximadamente 5-6%).
Para fabricar una célula solar de silicio amorfo, se intercalan una o más capas de materiales fotovoltaicos sobre un sustrato en forma de pulverización de gas, lo que se denomina «deposición de vapor».
Células solares de telururo de cadmio (CdTe)
Los paneles solares de película delgada de telururo de cadmio se basan en telururo de cadmio y son la única tecnología fotovoltaica (fotovoltaica) que es rentable en comparación con los paneles solares cristalinos de silicio en una parte importante del mercado, especialmente en el sistema de varios kilovatios.
La eficiencia de estos paneles solares tiende a oscilar entre el 9 y el 11%.
First Solar ha instalado más de 5 gigavatios (5GW) de paneles solares de película delgada de telururo de cadmio en todo el mundo. La misma empresa ostenta el récord mundial de eficiencia de módulos fotovoltaicos de CdTe del 14,4%.
Actualizar: En agosto de 2014, First Solar anunció un dispositivo con una eficiencia de conversión del 21,0%. En 2014, First Solar también aumentó la eficiencia récord del módulo del 16,1 % al 17,0 %.
El primer conjunto fotovoltaico de 40 MW (CdTe) con energía solar instalado por JUWI Group en Brandis, Alemania.
Células solares de seleniuro de cobre, indio y galio (CIGS/CIS)
La producción comercial de células fotovoltaicas flexibles de cobre, indio, galio y seleniuro comenzó en Alemania en 2011. Están hechas de cobre, indio, galio y seleniuro integrándose en un sustrato como plástico o vidrio, junto con un ánodo y un cátodo (electrodos) en la parte posterior y Lado frontal para recoger la potencia de salida eléctrica. Las células de paneles solares CIGS o CIS tienen tolerancia a altas temperaturas y funcionan mejor en un clima cálido, por lo que funcionan aún mejor cuando las células se depositan sobre vidrio.
Las tasas de eficiencia de los paneles solares CIGS suelen oscilar entre el 11 y el 14 %. Sin embargo, el valor más alto logrado por el equipo de investigadores del Laboratorio Nacional de Energías Renovables es del 19,9% y nuevamente la mejor eficiencia lograda en octubre de 2013 fue del 20,8%. Además, los científicos del EMPA (Laboratorio Federal Suizo de Ciencia y Tecnología de Materiales) desarrollaron células CIGS sobre láminas de polímero flexibles con una eficiencia récord del 20,4%.
Espere esto, muchos otros paneles solares de película delgada todavía están en investigación y su desarrollo está aumentando gradualmente. Es posible que escuche más noticias inesperadas e interesantes sobre estos desarrollos en los próximos días.
BIPV: Construcción de paneles fotovoltaicos integrados
Esto no es algo nuevo, pero lo mismo pueden ser paneles solares de película delgada o de silicio cristalino o ambos, en forma de tejas o de lo que deba ser el diseño. BIPV (Building Integrated Photovoltaic) está diseñado para ser parte de un edificio, como paredes, techos, fachadas, ventanas y otras cosas que pueden encajar con materiales fotovoltaicos (las tejas solares son el mejor ejemplo de Building Integrated Photovoltaic). [BIPV]). Se ve muy lindo y hermoso, pero las cosas bellas también son caras;).
Desafortunadamente, el BIPV fotovoltaico integrado para edificios es un sistema demasiado costoso y menos eficiente en comparación con otras células y paneles fotovoltaicos. Por lo tanto, no se recomienda a los propietarios de viviendas ni a los usuarios de pequeña escala integrar sistemas BIPV, ya que se utilizan en proyectos grandes como una planta de 10 MW en el desierto cerca de Las Vegas.
Paneles Solares Térmicos
Es un sistema de energía solar o fotovoltaica diferente a la explicación anterior. No producen electricidad, pero convierten la energía solar en el calor necesario para calentar el agua para la piscina o para uso general en el hogar. También es bueno saber que algunos paneles solares térmicos o fotovoltaicos se pueden utilizar incluso para calefacción y aire acondicionado.
Células solares híbridas y paneles fotovoltaicos
Un material orgánico (un material semiconductor cuyas propiedades se encuentran entre el aislante y los conductores y se utiliza para la conductividad eléctrica) se intercala con un material inorgánico de alta conducción de electrones para formar las capas fotovoltaicas (PV). Cuya eficiencia es mayor que la de una sola capa de material y tiene las ventajas de los dominios de los semiconductores orgánicos e inorgánicos.
Las células fotovoltaicas híbridas son de bajo coste mediante el proceso R2R (rollo a rollo o proceso Real-to-Real: creación de componentes y dispositivos electrónicos en un rollo de plástico flexible o láminas y láminas metálicas) y también desarrollan la conversión de energía solar.
Los paneles solares híbridos más eficientes disponibles son el módulo fotovoltaico HIT de Panasonic (formalmente Sanyo) con una increíble eficiencia del 18,6%, que también ocupa menos espacio en el techo.
Los paneles solares híbridos son más caros que los paneles fotovoltaicos poli o monocristalinos. Si tiene mucho espacio en sus techos, entonces no se recomienda utilizar el sistema de paneles solares híbridos, de lo contrario estará desperdiciando su dinero para generar la misma energía eléctrica que genera con paneles solares cristalinos.
¿Cuál es el mejor tipo de panel solar para uso doméstico?
Sería un poco difícil decidir cuál es el mejor panel solar para usted y si no sabe ni siquiera lo básico sobre fotovoltaica, se recomienda ponerse en contacto con un experto para seleccionar el mejor panel solar para su situación particular. , pero discutiremos el tema típico y podrás hacerte una pequeña idea que puede ayudarte a seleccionar el mejor panel solar para tu uso doméstico.
Como depende de muchos factores, como los requisitos de carga, el entorno y la región para las horas pico de sol y los tipos de baterías utilizadas como energía de respaldo, etc. Excepto todos estos, Los paneles solares monocristalinos son mejor que los paneles solares policristalinos en eficiencia pero son un poco costosos en comparación.
Como sabemos que el “costo y el espacio” son los factores principales para la selección adecuada de paneles fotovoltaicos, discutiremos brevemente el tema.
Espacio:
Como la mayoría de nosotros no tenemos mucho espacio en el techo, ventanas, etc., los paneles solares de película delgada no son para usted. Obviamente, los paneles solares de base cristalina son la mejor opción entonces, y si el tamaño realmente importa, entonces opte por los paneles solares de mayor potencia nominal porque los paneles fotovoltaicos del mismo tamaño tienen diferentes clasificaciones, como 60 W, 150 W, 200 W, etc.
Si el tamaño importa, ¿cuál es mejor? Panel solar mono o policristalino
Ambos son buenos para usted con las mismas ventajas, excepto que los paneles solares monocristalinos ahorran más espacio y producen un poco más de energía eléctrica que los policristalinos, pero este no es siempre el caso.
Una cosa más es que los paneles solares policristalinos son un poco menos costosos, pero también menos eficientes en términos de espacio.
Además, para la misma potencia (digamos 150 W), los paneles solares mono y policristalinos generarían aproximadamente la misma potencia de salida eléctrica (con una diferencia insignificante), pero los policristalinos ocuparían un poco más de espacio en comparación con los paneles solares monocristalinos.
Ahora depende de ti por cuál te decantas.
Costos:
Los precios de los paneles fotovoltaicos generalmente se indican como costo por vatio ($/vatio). Si desea optar por el precio más barato por potencia nominal, tendrá que comparar los precios de los diferentes paneles solares mono y policristalinos disponibles en el mercado e Internet. Por ejemplo, el panel solar Talesun (modelo TP660P-235) es el panel fotovoltaico más barato y tiene una potencia de aproximadamente 235 W con un precio de 183 dólares. Entonces el precio por vatio se convierte en $0,75. Por otro lado, el panel solar EcoSolargy (ECO230S156P-60) es un panel fotovoltaico más caro y su potencia es de 230W con un precio por vatio de aproximadamente 1 dólar.
La salida es el rey
Los fabricantes fotovoltaicos ofrecen una garantía para los paneles solares de entre 25 y 30 años. Pero tenga en cuenta que el rendimiento de los paneles solares se degrada gradualmente con el tiempo y el rendimiento general sigue siendo del 80% cuando está a punto de caducar. Por lo tanto, no comprometa la potencia de salida de los paneles solares y deje confiable el sistema de instalación de paneles solares diseñado. ¡De nuevo! No opte por paneles fotovoltaicos baratos, de lo contrario tendrá que pagar el precio una vez más :P.
¡Ahora! Es tu turno.
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