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¿Qué es la fotovoltaica? » Así funciona la fotovoltaica » El efecto fotovoltaico » ¿Cómo funciona una célula solar? » ¿De que está compuesta una célula solar? » De la célula al módulo » ¿Qué partes tiene una instalación fotovoltaica? » ¿Qué significa en realidad kilovatio pico (kWp)? » ¿Hay diferentes grados de eficiencia? » ¿Qué ocurre cuando está nublado? » Módulos - ¡Cuánto más frío mejor! Así funciona la fotovoltaica Las instalaciones fotovoltaicas aprovechan con el efecto fotovoltaico una de las formas más ecológicas de la explotación de energía eléctrica. Con "fotovoltaica" se entiende la transformación directa de la luz solar en energía eléctrica. La técnica que se esconde detrás es en realidad muy sencilla: La corriente proveniente de la luz solar puede ser generada a partir de células solares, cuyo elemento principal es un semiconductor, generalmente el silicio. Un semiconductor es un material que no puede situarse ni entre los aislantes ni entre los conductores y cuyas propiedades eléctricas pueden modificarse notablemente al añadirle impurezas (doparlo). La célula solar se compone de dos capas semiconductoras colindantes entre sí y con contactos metálicos superficiales, diferentemente dopadas - tipo p = positivo y tipo n = negativo - para formar un campo eléctrico, positivo en una parte (falta de electrones) y negativo en la otra (exceso de electrones). Cuando la luz solar incide en la célula se liberan electrones de la región n a la región p, lo que crea en el interior de esa estructura semiconductora un campo eléctrico, la denominada "región de carga espacial". El efecto fotovoltaico En la célula solar, la capa superior n es tan fina, que los fotones de la luz solar pueden atravesarla y liberar su energía al electrón ya en la región de carga espacial. El así estimulado electrón se mueve siguiendo el campo eléctrico interno y va a parar desde la región de carga espacial hasta fuera a los contactos metálicos de la capa n. Al conectar un consumidor de corriente se cerrará el circuito eléctrico: Los electrones fluyen a través de la corriente hacia el contacto posterior de la célula solar y vuelven después a la región de carga espacial. Este efecto es conocido como "fotovoltaica" (composición de la palabra griega para luz "phos" y el nombre del físico Alessandro Volta). La corriente continua producida por las células solares será convertida por un inversor, el "corazón" de su instalación. ¿Cómo funciona una célula solar? La corriente proveniente de la luz solar puede ser generada a partir de células solares, cuyo elemento principal es un semiconductor, generalmente el silicio. Un semiconductor es un material que no puede situarse ni entre los aislantes ni entre los conductores y cuyas propiedades eléctricas pueden modificarse notablemente al añadirle impurezas (doparlo). La célula solar se compone de dos capas semiconductoras colindantes entre sí y con contactos metálicos superficiales, diferentemente dopadas - tipo p = positivo y tipo n = negativo - para formar un campo eléctrico, positivo en una parte (falta de electrones) y negativo en la otra (exceso de electrones). Cuando la luz solar incide en la célula se liberan electrones de la región n a la región p, lo que crea en el interior de esa estructura semiconductora un campo eléctrico, la denominada "región de carga espacial". En la célula solar, la capa superior n es tan fina, que los fotones de la luz solar pueden atravesarla y liberar su energía al electrón ya en la región de carga espacial. El así estimulado electrón se mueve siguiendo el campo eléctrico interno y va a parar desde la región de carga espacial hasta fuera a los contactos metálicos de la capa n. Al conectar un consumidor de corriente se cerrará el circuito eléctrico: Los electrones fluyen a través de la corriente hacia el contacto posterior de la célula solar y vuelven después a la región de carga espacial. ¿De qué está compuesta una célula solar? Más del 95% de las células solares producidas en todo el mundo están compuestas por el material semiconductor silicio (Si). El silicio tiene la ventaja de ser el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre y de que el procesamiento del cristal es respetuoso con el medio ambiente. Según la cristalización de este semiconductor se puede hablar de tres tipos de células: monocristalinas, policristalinas y amorfas. Los diferentes tipos de células se distinguen por otro lado en sus costes de producción y su rendimiento. El rendimiento de las células amorfas ("células de película fina") es menor que el de los otros dos tipos de células; en cambio, son más económicas debido al proceso de producción más sencillo. De la célula al módulo En caso de radiación solar plena (aprox. 1.000 vatios por metro cuadrado) sobre una célula solar de 10 x 10 cm. habría una potencia de radiación de aprox. 10 vatios. Una célula así puede, según la calidad, emitir una potencia eléctrica de 1 - 1,5 vatios. Para aumentar la potencia, son combinadas varias células y conectadas a un módulo solar. La conexión de varios módulos se denomina generador solar. Más sobre el tema "fotovoltaica" en la barra de menú arriba a la derecha. ¿Qué partes tiene una instalación fotovoltaica? Las instalaciones fotovoltaicas están compuestas generalmente por células solares agrupadas en módulos solares, el inversor, que convierte la corriente continua en corriente alterna, y el contador de alimentación. Además de esto, a menudo se instala también una supervisión de las instalaciones y una visualización de datos. ¿Qué significa en realidad kilovatio pico (kWp)? Kilovatio pico significa potencia máxima o punta (del inglés peak = punta) Este valor indica la potencia que alcanza un módulo solar en plena radiación solar (bajo las Condiciones de Prueba Estándares estipuladas). Como condición estándar se entiende una radiación solar óptima de 1.000 vatios por metro cuadrado, que en Alemania se alcanzaría a la hora del mediodía de un bonito día de verano. La potencia punta es conocida por la mayoría de los fabricantes también como "valor nominal" o "potencia nominal". Ya que está basada en medidas tomadas bajo condiciones óptimas, la potencia punta no corresponde a condiciones de radiación reales. En la práctica, debido al gran calentamiento de las células solares, éstas se encuentran alrededor de 15 - 20% más abajo. ¿Hay diferentes grados de eficiencia? El grado de eficiencia describe básicamente la relación entre la energía utilizable y la utilizada. Cuanto más alto sea el grado de eficiencia, mayor es la capacidad de convertir las radiaciones solares en electricidad. Se distingue entre el grado de eficiencia de células, módulos y sistemas. En la producción comercial, dependiendo de la tecnología utilizada, se consigue actualmente un grado de eficiencia de células de hasta 18,3%. El grado de eficiencia de módulos se refiere a toda la superficie modular y es por eso siempre algo menor que el grado de eficiencia de las células. Esto es debido entre otras cosas a los espacios inutilizables de entre las células solares en el módulo. El grado de eficiencia del sistema se refiere a la instalación de energía solar completa. Aquí hay que apuntar otra pérdida en relación con el grado de eficiencia del módulo, que es atribuida a pérdidas de transmisión, como p.ej. a través de cables. ¿Qué sucede cuando está nublado? Los módulos FV no sólo se aprovechan de la luz solar directa en días claros, sino que también lo hacen con la denominada radiación difusa cuando está nublado. Cuanto más claro esté fuera, mayor es la potencia del módulo - sin importar si el sol se ve directamente o no. En Centroeuropa, el porcentaje difuso es un buen 50% de la radiación. Módulos - ¡Cuanto más frío mejor! A menudo se pasa por alto que las instalaciones FV funcionan óptimamente con 25°C. El porcentaje de radiación solar directa p.ej. en el Ecuador es en comparación mayor que en nuestras extensiones, sin embargo las altas temperaturas exteriores disminuyen el rendimiento de la instalación a causa del calentamiento de los módulos. En las células de silicio corrientes, la pérdida de potencia supone alrededor de un 0,4% por °C. De este modo, las temperaturas más frescas en Alemania compensan notablemente la radiación más débil.
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