Menu

Panells d'energia
solar fotovoltaica

Tipus de cèl·lules fotovoltaiques

Tipus de cèl·lules fotovoltaiques

Les cèl·lules fotovoltaiques són les encarregades de convertir la radiació solar en energia elèctrica en forma de corrent continu. Les cèl·lules fotoelèctriques són un element indispensable per estie tipus d'energia renovable.

Hi ha diferents tipus de cèl·lules fotoelèctriques depenent 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 del 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.

El conjunt de les cèl·lules fotovoltaiques connectades en sèrie formen un panell solar. En aquest cas, un panell solar fotovoltaic.

Cèl·lules solars monocristal·lines i policristal·lines

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

Cèl·lules fotovoltaiques monocristal·lines i policristal·lines

En el procés de fabricació del 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. 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.

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.

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) .

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).

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.

Cèl·lula solar de pel·lícula fina

Una cel·la solar de pel·lícula és una cel·la solar que es fabrica mitjançant el dipòsit d'una o més capes primes de material fotovoltaic en un substrat. Aquest tipus de cèl·lula fotovoltaica també anomenada cel·la fotovoltaica de pel·lícula prima. El rang de gruix d'aquesta capa és molt ampli i varia des d'uns pocs nanòmetres a desenes de micròmetres.

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)

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 del 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.

valoración: 3.3 - votos 7

Referències

Última revisió: 26 de setembre de 2019