Un panel solar es una placa formada por varias celdas de silicio (y otros componentes) interconectadas en serie, un semiconductor que absorbe la luz solar transformándola en electricidad. De este modo podemos aprovechar su energía, permitiendo el autoconsumo de forma económica y sustentable.
Los módulos fotovoltaicos domiciliario requieren instalarse en estructuras de soporte específicas orientadas hacia la luz solar. Su eficiencia está relacionada con la potencia eléctrica que entrega y con la potencia de radiación solar sobre la superficie del panel. El valor estándar de radiación solar es de 1.000 vatios/m2 y la eficiencia de la placa será el porcentaje de esta energía que puede convertir en electricidad. Un módulo solar fotovoltaico tiene una vida útil de unos 30 años en promedio.
La producción de electricidad de un panel se debe al proceso conocido como efecto fotovoltaico, donde las celdas montadas recolectan la luz del sol absorbiendo fotones (partículas de luz radiante) gracias a sus componentes de silicio, fósforo y boro, generando una corriente eléctrica continua. Sin embargo debemos tener presente que gran cantidad de luz termina siempre rebotando (reflexión) y se desperdicia.
Pero, ¿cómo ocurre la magia? En términos simples, el efecto ocurre en el átomo de silicio, cuando un fotón impacta con un electrón y éste recibe la energía con que viajaba el fotón. Si esta energía es superior a la fuerza que mantiene al electrón atraído al núcleo del átomo (energía de valencia), lo libera y puede salir de la órbita. Este movimiento del electrón liberado y de otro electrón que posteriormente salta de otro átomo para ocupar el agujero que dejó el anterior se llaman cargas eléctricas. De esta forma la corriente inicia su viaje a través del silicio, convirtiéndose en una material conductor que luego sale al alcanzar los contactos de plata. Para que este efecto ocurra constante y regularmente, existe un campo eléctrico que polariza las partículas impulsando a los electrones hacia un sentido y los agujeros hacia el opuesto.
La energía de valencia que permite liberar al electrón, es la de los fotones, que corresponde a una banda de frecuencia (gap) donde encontramos los más energéticos de radiación ultravioleta (longitud de onda pequeña) y menos energéticos de radiación infrarroja (longitud de onda mayor). Estos fotones menos energéticos muchas veces no alcanzan a mover electrones lo suficiente, lo que es una pérdida inevitable y que depende de la absorción del material, como también hay fotones más energéticos que logran atravesar la lámina del semiconductor pero no se topan con ningún electrón, lo que también es una perdida inevitable. Sin embargo, la perdida por reflexión podemos disminuirla con tratamientos antirreflejo.
Las ventajas de utilizar placas solares son varias, como por ejemplo:
Pero calma, no todo es miel sobre hojuelas. Aún que no lo creas, también existen algunas desventajas:
Se reconocen por ser de color azul muy oscuro y las células tienen bordes redondeados. Están conformadas por cristales de silicio monocristalino orientados en la misma dirección. Con luz perpendicular pueden llegar a una eficiencia entre un 18 y 21% aproximado.
Son de color azul con tonos cambiantes conformadas por cristales de silicio monocristalino con orientación NO uniforme. Con luz perpendicular su eficiencia es menor 15 y 17% aproximado, pero su rendimiento durante el día puede ser mayor.
Son módulos de menor eficiencia pero funcionan bien con luz difusa o altas temperaturas. Su rendimiento va entre el 7 y 9% y el costo es más bajo.
Los paneles solares portátiles son grandes pero fáciles de transportar. Habitualmente se utilizan en camping o viajes pero también puedes ocuparlos en tu casa. En importante tener presente en este caso que se trata de un dispositivo que requiere batería para almacenar la energía solar recolectada y que no viene incorporada.
Actualmente podemos verlas en elementos cotidianos como mochilas con paneles solares. Son de baja eficiencia pero tienen un menor costo y son muy prácticas.
Ya se encuentra en estado experimental células con un 100% de transparencia. Con su vidrio 100% claro, los investigadores de la Universidad de Michigan lograron que ésta absorba luz ultravioleta e infrarroja, consiguiendo que las células fotovoltaicas conviertan la luz en electricidad. Pero no todo es color de rosa. La eficiencia conseguida hasta ahora es de un 1% y otras de color pueden llegar a un 7%, además que su efecto óptimo dura sólo algunas horas… pero su futuro es prometedor. Imaginen la eficiencia energética que podrían llegar a tener esos enormes rascacielos acristalados….
¿Que es esto? Se trata de la combinación de la tecnología fotovoltaica + la térmica, es decir, genera en el mismo espacio electricidad y calor. A pesar que se escucha innovador, su existencia viene desde los ’70, pero recién ahora se empieza a popularizar.
Los tipos de paneles híbridos se diferencian por generaciones, siendo la primera la PVT-0 que contiene células fotovoltaicas, un absorbedor de calor y una caja de conexiones para el cableado eléctrico, pero sin aislamiento para aumentar la temperatura. Luego vienen los de 1ra generación (PVT-1) y 2da (PVT-2), que van mejorando el aislamiento para evitar la pérdida de calor y mejorar el rendimiento térmico del panel, ideal para lugares fríos que requieren potenciar la parte térmica.
Evidentemente la elección de la placa solar adecuada va a depender primero de tus necesidades de energía. Por ejemplo, en nuestro hogar, debemos saber la suma del consumo de cada aparato eléctrico que se mide en KW/h, es decir la potencia que requiere el equipo multiplicada por la cantidad de horas de uso. Pero es mejor revisar la boleta del servicio eléctrico donde se indica el consumo mensual y muchas veces se indica el gasto de otros meses para así establecer un promedio de lo que necesitamos.
Con este dato, sugerimos considerar los siguientes factores: