Menu

Panells d'energia
solar fotovoltaica

Quins són els tipus de cèl·lules fotovoltaiques?

Els principals tipus de cèl·lules fotovoltaiques són els següents:

Quins són els tipus de cèl·lules fotovoltaiques?
  • Cèl·lules de silici monocristal·lí (M-Si). Està constituït per un únic cristall de silici amb estructura molt uniforme. Garanteix un rendiment superior a la resta de tecnologies pel fet que els àtoms de silici estan perfectament alineats facilitant així la conductivitat. 
  • Cèl·lules solars de silici policristal·lí (P-Si). Està format per molts cristalls de silici. Són més econòmiques, però tenen un rendiment inferior.
  • Cèl·lules de capa prima (Thin-Film). S'obté a l'dipositar diverses capes de material fotovoltaic sobre una base. Pel que fa als cristal·lins és més fàcil de fabricar però té un rendiment inferior.
    • Cel·les solars sensibilitzades per colorant (DSC) i altres cel·les solars orgàniques.
    • Coure indi gal·li i seleni (CIS o CIGS)
    • Tel·lurur de cadmi (CdTe)
    • Silici amorf (a-Si) i altres silicis de pel·lícula prima (TF-Si)

Els diferents tipus de cèl·lules fotoelèctriques depenen de la naturalesa i les característiques dels materials utilitzats. El tipus més comú és la cèl·lula de silici cristal·lí (Si). Aquest material es talla en làmines molt fines en forma de disc, monocristal·lines o policristal·lines, en funció de el procés de fabricació de la barra de silici.

La primera cèl·lula cristal·lina que es va fabricar en l'àmbit industrial és la de silici pur monocristal·lí. Aquests tipus de cèl·lules solars presenten un bon rendiment energètic, però tenen un cost superior a la resta de tipologies. Per aquest motiu, en l'actualitat tenen un nivell d'implantació moderat.

Les cèl·lules solars són les encarregades de convertir la radiació solar en electricitat en forma de corrent continu. Les cèl·lules fotoelèctriques són un element indispensable per estie tipus d'energia renovable. El conjunt de les cèl·lules fotovoltaiques connectades en sèrie formen un panell solar. En aquest cas, un panell solarfotovoltaic.

Quines característiques tenen les cèl·lules monocrsitalinas?

Les cèl·lules solars monocristalinas solen presentar una forma quadrada, amb les cantonades arrodonides. Antigament tenien forma circular. Això es deu a el procés de creixement de l'cristall de silici monocristal·lí que presenta una forma cilíndrica.

Aquestes són les característiques més destacades de la cèl·lula monocristalina:

  • El procés d'escalfament és més lent.
  • El seu procés de fabricació és més costos energèticament.
  • És més eficient pel que fa als altres tipus de cèl·lules solars.
  • El procés de fabricació és més llarg.

Cèl·lules fotovoltaiques monocristal·lines i policristal·lines

Què són les cèl·lules solars policristalinas?

En el procés de fabricació de l'silici policristal·lí, el silici es deixa solidificar lentament en un motlle rectangular i s'obté un sòlid rectangular amb molts vidres, el que dóna lloc a les cèl·lules policristal·lines.

Rendiment

Aquest tipus de cèl·lules tenen un rendiment inferior a les monocristal·lines, però actualment presenten una forta implantació perquè tenen un cost econòmic inferior a les monocristal·lines.

En què consisteixen les cèl·lules solars de capa fina?

Amb menys implantació, podem trobar al mercat panells fotovoltaics anomenats de "capa fina". Aquests no es fabriquen amb cèl·lules individuals, sinó en forma de bandes contínues en que és dipositada sobre un substrat apropiat (vidre o resines sintètiques) una capa fina de silici amorf (a-Si), d'1 o 2 micres de gruix, fent un panell continu que no necessita interconnexions interiors.

El rang de gruix d'aquesta capa és molt ampli i varia des d'uns pocs nanòmetres a desenes de micròmetres.

Una característica d'aquestes cèl·lules és que els fotons que no xoquen amb cap electró les travessen gràcies al seu petit gruix, el que possibilita el disseny de panells amb diferents capes superposades i que es denominen tàndem (dues capes) o triple unió (tres capes) .

Un dels tipus de capa fila és la cèl·lula amb silici amorf. Les cèl·lules amb silici amorf tenen un rendiment d'aproximadament la meitat del de les cèl·lules cristal·lines, i per això, en la fabricació de cèl·lules de capa fina s'estan començant a utilitzar altres tipus de semiconductors, essencialment el selenur de coure i indi (CIS) o tel·luri de cadmi (CdTe).

Quins són els tipus de cèl·lules solars de capa fina?

Molts dels materials fotovoltaics es fabriquen amb mètodes de dipòsit diferents en una varietat de substrats. Les cel·les solars de pel·lícula prima solen classificar segons el material fotovoltaic utilitzat:

  • Cel·les solars sensibilitzades per colorant (DSC) i altres cel·les solars orgàniques.
  • Coure indi gal·li i seleni (CIS o CIGS)
  • Tel·lurur de cadmi (CdTe)
  • Silici amorf (a-Si) i altres silicis de pel·lícula prima (TF-Si)

Quins altres tipus de tecnologies ha?

siliciCom tecnologies innovadores en la fabricació de cèl·lules fotovoltaiques, ressaltarem les anomenades "cèl·lules HIT" (Heterojunction with Intrinsic Thin Layer). Aquest terme fa referència a una tècnica basada en la superposició de capes de semiconductors de diferent "gap" com poden ser el silici amorf combinades amb cèl·lules de silici cristal·lines o tel·luri de cadmi, etc.

Això millora l'eficiència energètica de les cèl·lules solars i amplia l'espectre de radiació solar aprofitable, ja que cada un dels semiconductors és especialment sensible a alguna de les bandes de l'espectre electromagnètic.

Per a què serveixen els sistemes de concentració solar?

Una altra de les línies d'innovació tecnològica desenvolupada en els últims anys és l'anomenada tècnica de concentració solar, la qual permet millorar l'aprofitament d'energia renovable per metre quadrat de panell fotovoltaic.

Aquesta tecnologia es basa en la concentració de la radiació solar en una petita superfície (la cèl·lula fotovoltaica) mitjançant un concentrador òptic. Per exemple, a través d'una lent Fresnel (efecte lupa) o un reflector, com un simple mirall amb què es pot aconseguir un augment significatiu de la radiació solar incident i, en conseqüència, un rendiment energètic més gran de el sistema. Aquesta tècnica també és coneguda com forn solar.

De tota manera, els sistemes de concentració tenen l'inconvenient que aprofiten gairebé únicament la radiació solar directa. Per això, amb els panells de concentració és imprescindible la utilització de sistemes precisos de seguiment.

Actualment, el mercat ofereix alguns panells fotovoltaics amb sistemes de concentrador Fresnel puntual i altres concentradors disc-parabòlics integrats en el mateix panell, que poden arribar a augmentar la radiació incident en la cèl·lula fins a 500 vegades, i així s'augmenta de manera important la producció energètica per unitat de superfície de cèl·lula.

Referències

Autor:

Data de publicació: 12 de febrer de 2016
Última revisió: 28 de març de 2020