Los paneles solares, tecnología fotovoltaica

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Facultad de ciencias

Los paneles solares , a veces llamados módulos solares , se componen de células solares individuales . Estas células convierten la energía del sol en energía eléctrica Cada celda puede generar en el rango de 5 vatios. Los paneles solares típicos tienen alrededor de 60 a 72 celdas y una potencia nominal de alrededor de 320 vatios

La explicación de cómo funciona una celda fotovoltaica es gracias al efecto fotoeléctrico, recordemos que la luz se puede tomar como paquetes de energía similares a partículas llamados fotones . Cuando un fotón de la energía correcta choca con un electrón en la capa de agotamiento, saca al electrón de su posición, (re)creando un par electrón-hueco. Bajo la influencia del voltaje, el electrón migra hacia un lado del silicio y el hueco hacia el otro. Cómo es posible esto? Gracias a que la celda se basa en materiales semiconductores que varían de un sistema a otro. Por lo general, las células solares contienen dos tipos diferentes de materiales semiconductores: un semiconductor de tipo p y otro de tipo n , que conducen a una unión pn .

Cuando la luz de la longitud de onda adecuada incide en la celda solar, la energía se absorbe y promueve los electrones en la banda de conducción del semiconductor y deja un hueco en la banda de valencia. Sin embargo, esto solo es posible en caso de que la energía del fotón exceda la banda prohibida del semiconductor. Los portadores de carga luego se mueven de acuerdo con el campo eléctrico hacia los contactos exteriores.

La tecnología fotovoltaica, que incluye celdas, módulos, material de empaque y diseño de sistemas, ha evolucionado dramáticamente desde 1995, con un aumento de la eficiencia del 12,5 % en 1995 al 20,0 % en 2020

La participación de mercado informada de mono-Si se muestra en la Figura 3 (la participación de mercado de mc-Si es el complemento de estos números). Mc-Si fue la tecnología dominante hasta alrededor de 2015, cuando los precios de las obleas mono-Si cayeron drásticamente (Feldman et al., 2021). La transición de módulos de mc-Si a mono-Si es un ejemplo de los cambios rápidos e inesperados en el mercado fotovoltaico y es una consideración crítica para el análisis de flujo másico

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En esta gráfica vemos la composición de las celdas a lo largo del tiempo, la fracción de vidrio histórica incluye todo el rango de valores de la literatura anterior, desde ~61 % en 1995 hasta más de ~80 % en 2030, debido a la creciente adopción de módulos bifaciales. Durante mucho tiempo, las obleas de silicio policristalino fueron la norma (por ejemplo, 2010 y 2015 en la Figura 13), pero la tendencia en los últimos años ha sido volver al silicio monocristalino, Esto se debe a que el material monocristalino contiene menos defectos materiales e impurezas químicas, lo que produce una mayor eficiencia de la celda

Según la Agencia Internacional de las Energías Renovables IRENA, China es líder en instalaciones solares con más del 35% de la capacidad mundial y le sigue EE. UU. con el 10.6%.

Según las cifras del portal, a pesar de una caída del 4,5% en la demanda mundial de energía en 2020, las tecnologías de energía renovable mostraron un progreso prometedor. Según los autores, a pesar de que el crecimiento de las energías renovables fue fuerte en todas las fuentes, la energía solar lideró desde el frente con 127 gigavatios instalados en 2020, su mayor expansión de capacidad anual.

Por otro lado, aunque Australia alberga una fracción de la capacidad solar de China, encabeza la clasificación per cápita debido a su población relativamente baja de 26 millones de personas. El continente australiano recibe la mayor cantidad de radiación solar de todos los continentes, y más del 30% de los hogares australianos ahora tienen sistemas fotovoltaicos solares en los tejados. De lejos le sigue EE. UU., que recientemente superó los 100.000 MW de capacidad de energía solar después de instalar otros 50.000 MW en los primeros tres meses de 2021.

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