¿Cómo funcionan las placas solares? Aprovechando la energía solar
Si hablamos de energía solar, es inevitable hablar al mismo tiempo de su máximo exponente: las placas solares. Son el elemento fundamental dentro de cualquier sistema fotovoltaico, ya que sin ellos no se podría generar energía. Ahora bien, ¿sabemos realmente cómo funcionan las placas solares? ¿Y cómo sacarles el máximo partido para lograr que operen en su punto de mayor eficiencia? En este artículo ahondaremos en cómo funcionan los paneles solares y proporcionaremos algunas estrategias para maximizar su eficiencia.
¿Cómo funcionan las placas solares? Un vistazo a la tecnología fotovoltaica
Las placas solares son dispositivos diseñados para generar energía a partir de la luz del sol. Pero ¿cómo lo hacen? ¿Cuál es su mecanismo de funcionamiento? Lo explicamos a continuación.
Comprendiendo qué son las células solares
Para saber cómo funcionan las placas solares, debemos conocer a su principal componente: las células solares o fotovoltaicas. Estas son pequeñas unidades básicas dentro del panel, y están formadas por un material semiconductor, generalmente silicio mono o policristalino.
Dentro del propio panel, estas células se encapsulan dentro de capas de EVA (etileno-vinilo-acetato), y son cubiertas por un vidrio frontal que las protege de los elementos. Así queda formada la estructura de la placa solar tal como la conocemos.
La capacidad fotosensible y la eficiencia del panel dependerán, mayoritariamente, del material en que estén realizadas sus células solares: por ejemplo, el silicio monocristalino tiene una mayor capacidad de conversión de los rayos solares en energía que el policristalino.
Más importante aún, las células solares están compuestas por dos partes: una está cargada con electrones positivos, y otra con electrones negativos.
El efecto fotoeléctrico, explicado
Una vez sabemos qué son las células solares y cuál es su importancia, pasaremos a explicar cómo funcionan las placas solares.
El funcionamiento de un panel solar se explica por el llamado “efecto fotoeléctrico”: cuando los fotones de la luz solar inciden sobre las células de silicio, la energía se transfiere a los electrones con carga negativa, que se “excitan” y se mueven por el material hacia la parte con carga positiva. Este movimiento genera energía en forma de corriente continua (CC).
Sin embargo, la energía que utilizan nuestros electrodomésticos tiene forma de corriente alterna (CA). Es preciso, entonces, realizar una conversión. Esta tiene lugar fuera del panel solar, y se realiza en el inversor. Una vez la energía ha sido convertida, está lista para ser usada.
¿Qué tipos de paneles solares hay en el mercado?
En la actualidad, existen diferentes tipos de paneles solares, que emplean tecnologías diferentes y, en consecuencia, tienen diversos rangos de eficiencia. Analizamos a continuación las tecnologías disponibles en el mercado y hacemos un resumen de las emergentes:
Paneles monocristalinos
La particularidad de los paneles solares monocristalinos es que se fabrican a partir de un único cristal de silicio puro, y se distinguen por su color negro. Constituyen la tecnología más eficiente, con una impresionante eficiencia de conversión de entre el 20 y el 23%. Gracias a su alta eficiencia, son la opción ideal para aplicaciones domésticas. Además, su vida útil es la más larga, y se encuentra en torno a los 25 años.
Paneles policristalinos
Este tipo de paneles están formados por múltiples cristales de silicio y, a diferencia de los anteriores, su color es azul oscuro. Presentan un rango de eficiencia algo menor, que se sitúa entre el 13 y el 17%. Ahora bien, su punto fuerte es que son más baratos que los monocristalinos, lo que los hace más accesibles y disminuye considerablemente el tiempo de amortización de la instalación fotovoltaica.
Placas solares amorfas
Aunque su tasa de rendimiento no es muy elevada (entre el 7 y el 9%), las células de silicio amorfas tienen una gran ventaja, y es que son flexibles y, por tanto, perfectas para instalaciones en superficies que no son planas: tejados curvos, suelo de embarcaciones… Su coste, además, es bastante bajo.
Paneles de capa fina
Los paneles de capa fina no están formados por células de silicio, sino por una lámina de otros materiales, como el telururo de cadmio (CdTe), que se corta a medida. Aunque su coste es reducido, se necesitan más paneles para lograr la misma eficiencia que obtendríamos con una tecnología mono o policristalina.
¿Cuáles son las tecnologías emergentes en el campo de las placas solares?
El campo de la energía fotovoltaica está en constante evolución; es por ello que, en la actualidad, están desarrollándose nuevas tecnologías muy prometedoras en lo que respecta a su eficiencia:
Tecnología TOPCon: Combina capas de silicio cristalino y amorfo para reducir pérdidas de energía, logrando tasas de eficiencia superiores al 25%.
Células tándem de silicio-perovskita: Además de tratarse de una tecnología de fácil fabricación y precio accesible, actualmente su eficiencia ha alcanzado una cota histórica del 33,9%.
¿Cómo hacer que nuestras placas solares funcionen al máximo de su rendimiento?
Si bien saber cómo funcionan las placas solares es importante, todavía lo es más entender cómo maximizar su eficiencia para que sean capaces de generar la mayor cantidad de energía posible. En nuestra experiencia, estos sencillos trucos le proporcionarán grandes resultados y lograrán potenciar la eficiencia de sus paneles:
Una correcta orientación e inclinación
Para que nuestras placas solares puedan trabajar al máximo de sus posibilidades, debemos prestar especial atención a su orientación e inclinación. En todo el hemisferio norte, la mejor orientación es en dirección sur.
La cuestión de la inclinación es algo más complicada, ya que depende de la latitud en la que nos encontremos. Es decir, no requerirán la misma inclinación unos paneles solares en Oviedo que en Murcia. Para poder calcular la inclinación óptima para nuestras placas, una calculadora nos será de gran ayuda.
La importancia de una superficie limpia
Debemos asegurarnos de mantener una correcta limpieza de nuestros paneles, ya que la suciedad acumulada sobre su superficie puede disminuir considerablemente su rendimiento. Realizar limpiezas regulares nos ayudará a mantenerlos en buen estado.
Controlar las sombras
Es importante evitar la incidencia de sombras sobre el panel, porque pueden implicar pérdidas significativas de potencia (incluso aunque solo afecten a una parte de este).
Considere utilizar un seguidor solar
Los seguidores solares (o solar trackers) tienen la función de mover los paneles solares a lo largo del día siguiendo el movimiento del sol, de forma que siempre se mantengan perpendiculares a él. Esto ayuda a reducir la intermitencia en la producción de energía, y puede ayudar a que nuestras placas produzcan un 10% más de energía que los sistemas estáticos.