Construcción de paneles solares
Celda Trina Solar


Con el transcurso de los años el avance en cuanto a los paneles solares ha tenido un gran impacto en cuanto a la eficiencia y los precios que son mas bajos, por esto se ha creado en enorme aumento de demanda. En si la estructura y la construcción de los paneles solares no ha cambiado mucho a lo largo de los años, en general utilizan una serie de celdas de silicio cristalino intercaladas entre una placa de vidrio frontal y una lámina posterior de plástico de polímero posterior que se apoya dentro de un marco de aluminio.

Los paneles están diseñados para tolerar el clima extremo, aun así, pueden llegar a fallar de varias maneras incluida la degradación potencial inducida o PID, las microfracturas de las células y la entrada de agua, por eso es de suma importancia que los paneles solares se fabriquen utilizando los componentes de más alta calidad ya que una vez instalados en un tejado los módulos solares están sujetos a condiciones severas a lo largo de más de 25 años de vida útil. Las variaciones extremas en la humedad, el viento, la temperatura y la radiación UV pueden suponer un enorme estrés para un módulo solar. Es importante saber cómo son construidos porque son enumeraremos los fabricantes que utilizan los materiales de mejor calidad.

Los 6 componentes principales de un panel solar.

  • · Vidrio templado – 3 a 3,5 mm de espesor.
  • · Células fotovoltaicas de silicona.
  • · Marco de aluminio extruido.
  • · Lámina trasera trasera de polímero.
  • · Caja de conexiones – diodos y conectores.
  • · Encapsulación – capas de película de EVA

El termino “integrados verticalmente” tiene como significado a que varios fabricantes de paneles están ligados a una empresa la cual se encarga de suministrar y fabricar todas las componentes principales incluidas las obleas que se utilizan para fabricar las células fotovoltaicas y los lingotes de silicio. Pero también existen ciertos fabricantes que son más selectivos con respecto a los componentes que utilizan para ensamblar su estructura solar. Utilizan partes externas incluidos el material de EVA de encapsulación, las celdas y la lamina posterior del polímero. Pueden ser fabricantes que sean mas selectivos en cuanto a sus componentes que utilizan, pero no significa que tengan el control sobre a la calidad de los productos por lo que se debe estar seguro de que los proveedores que utilizan son los mejores.

Células fotovoltaicas:

Las células fotovoltaicas de silicio trabajan de manera en la cual convierten la luz solar que llega directamente CC (corriente continua) a CA(Corriente alterna). Se determina el rendimiento del panel solar en base a el tipo de célula y las características del silicio utilizado, existen dos tipos principales de silicio, el monocristalino y el policristalino. Además, la base de la célula se puede construir utilizando diferentes aditivos para crear un silicio de tipo p positivo o un silicio de tipo n negativo. Sin embargo, hay varias configuraciones de celdas diferentes disponibles que ofrecen diferentes niveles de eficiencia y rendimiento.

Construcción de paneles solares
Célula solar monocristalina

En gran parte los paneles solares residenciales están compuestos por 60 celdas conectadas entre sí a través de barras colectoras en serie con la finalidad de generar un voltaje entre 30 y 40 voltios, según el tipo de celda utilizada. A diferencia de los paneles de mayor magnitud que son utilizados para granjas solares y sistemas contienen 72 o incluso 90 celdas y a su vez funcionan a un voltaje más alto. Los contactos eléctricos que interconectan las celdas se conocen como barras de distribución y permiten que la corriente fluya a través de todas las celdas de un circuito.

Construcción de paneles solares
Célula solar de silicio tipo p

Vaso

La función de esta lamina de vidrio frontal es proteger las células fotovoltaicas de aspectos como el clima, los desechos del aire o el impacto del granizo. Generalmente es un vidrio templado de alta resistencia que tiene un espesor de 3,0 a 4,0 mm y está diseñado para resistir cargas mecánicas y cambios extremos de temperatura. La prueba de impacto estándar mínimo de IEC requiere que los paneles solares soporten un impacto de piedras de granizo de 1 pulgada (25 mm) de diámetro que viajan hasta 60 mph (27 m / s). En el caso de un accidente o un impacto severo el vidrio templado también es mucho más seguro que el vidrio estándar ya que se rompe en pequeños fragmentos en lugar de secciones dentadas afiladas.

Construcción de paneles solares, vidrio de proteccción
La mayoría de los fabricantes utilizan vidrio de alta transmisión, que tiene un contenido de hierro muy bajo y un revestimiento antirreflectante en la parte trasera para reducir las pérdidas y mejorar la transmisión de luz.

Cuadro

Las secciones de aluminio están diseñadas para ser extremadamente rígidas, ligeras y capaces de soportar esfuerzos extremos y cargas de vientos fuertes. Desempeña un papel crítico al proteger el borde de la sección laminada que aloja las celdas y al proporcionar una estructura sólida para montar el panel solar en su posición.

Dependiendo el fabricante del panel las secciones de esquina pueden presionarse, atornillarse o sujetarse entre sí, lo que proporciona diferentes niveles de rigidez y resistencia. El marco de aluminio puede ser negro o plateado.

Construcción de paneles solares, cuadro de aluminio
Cuadro de aluminio

EVA Film

EVA traducido al español significa “acetato de etileno y vinilo”. Es una capa de polímero altamente transparente (plástico) diseñada especialmente para mantenerlas en posición durante la fabricación y encapsular las células. Este material es extremadamente duradero y tolera temperaturas y humedades extremas, tiene un papel importante en el rendimiento a largo plazo al evitar la entrada de humedad y suciedad.

Una película de EVA de alta calidad con un alto grado de lo que se conoce como “reticulación” puede ser la diferencia entre una larga vida útil o una falla del panel debido a la entrada de agua. La laminación a cada lado de las células fotovoltaicas proporciona cierta absorción de impactos y ayuda a proteger las células y los cables de interconexión de las vibraciones y el impacto repentino de las piedras de granizo y otros objetos. Durante la fabricación, las celdas se encapsulan primero con el EVA antes de limitarse dentro del vidrio y la lámina posterior.

Construcción de paneles solares, rollo de acetato
Rollo de acetato de etileno y vinilo

Hoja posterior

La lámina posterior es la capa de los paneles solares comunes que tiene como función ser una capa externa final para proporcionar protección mecánica y aislamiento eléctrico además sirve como barrera contra la humedad. El material de la lámina posterior está hecho de varios polímeros o plásticos, incluyendo PP, PET y PVF, ofrecen estabilidad térmica, diferentes niveles de protección y resistencia a los rayos UV a largo plazo. La capa de la lámina posterior es típicamente de color blanco, pero también está disponible como transparente o negro según el fabricante y el módulo.

El material PVF ‘Tedlar’ de Dupont es popular entre los fabricantes como una de las principales hojas posteriores de alto rendimiento para la fabricación de módulos fotovoltaicos.

Caja de conexiones

La caja de conexiones es importante ya que es el punto central donde todas las celdas se interconectan y deben protegerse de la humedad y la suciedad. Es una pequeña caja fabricada para estar en la intemperie, su ubicación es cerca de la parte superior en la parte trasera del panel. Es necesario para conectar de forma segura los cables necesarios.

Construcción de paneles solares, caja de conexiones
Caja de conexiones

Diodos de bypass

El funcionamiento de los diodos es que solo permiten que la corriente fluya en una dirección, un panel típico de 60 celdas tiene 3 filas de 20 celdas a su vez hay 3 diodos de bypass, uno para evitar la corriente inversa en cada uno de los 3 conjuntos de celdas. Se ubican en la caja de conexiones ya que son necesarios para evitar la corriente de retorno que se produce cuando algunas celdas están sombreadas o sucias. Desafortunadamente los diodos pueden llegar a fallar con el transcurso del tiempo y es posible que deban reemplazarse, por lo que la cubierta de la caja de conexiones generalmente se puede quitar para su mantenimiento. Hoy en día muchos paneles solares modernos ahora usan diodos más avanzados de larga duración y cajas de conexiones no reparables.

Construcción de paneles solares, diodos en una caja de conexiones
Diodos en una caja de conexiones

Montaje Y Fabricación De Paneles Solares.

Se utilizan equipos y sensores robóticos automatizados con el fin de colocar con mayor precisión los componentes. Además de que es vital que las plantas donde se ensamblan y se fabrican esten extremadamente controladas y limpias para evitar cualquier posible contaminación durante el montaje.