ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

Se entiende por energía fotovoltaica la transformación directa de la energía solar en energía eléctrica mediante células fotovoltaicas.
El efecto fotovoltaico fue descubierto por el francés Edmund Becquerel en 1839. La primera célula solar de selenio no fue fabricada en 1941 y se consiguió tan sólo una eficiencia del 1 %.

Desde entonces, la tecnología fotovoltaica ha ido avanzado hasta convertirse en una tecnología madura y fiable. Los rendimientos en células especiales de laboratorio, y bajo radiación concentrada, han llegado a alcanzar valores superiores al 30 % y la tecnología del silicio monocristalino se ha convertido en la tecnología líder consiguiendo rendimientos de más del 17 % sin concentración en células comerciales.

En la actualidad, se trabaja en nuevas tecnologías que proporcionen una reducción en los costes y permitan a la energía solar fotovoltaica competir con la energía eléctrica producida en centrales térmicas. El precio de las instalaciones conectadas a red se ha reducido considerablemente en las últimas décadas.

LA CONVERSIÓN FOTOVOLTAICA

La conversión fotovoltaica es la conversión de la energía de la luz que portan los fotones en energía eléctrica. Aunque el efecto fotovoltaico puede tener lugar en gases, líquidos y sólidos, es en estos últimos en los que se han logrado los efectos de conversión más importantes.

Debido a que la radiación solar incidente sobre la superficie de las células está comprendida entre 0,35 y 3 um de longitud de onda. los materiales apropiados para su fabricación para su fabricación deben de ser especialmente sensibles a tal radiación ya que el efecto de conversión resulta de la interacción entre los fotones y los átomos que constituyen el material.

Los materiales más frecuentemente utilizados en la fabricación de células son de tipo semiconductores, concretamente de silicio, de manera que una célula convencional no es sino un diodo especialmente diseñado para aprovechar con la máxima eficacia la energía de los fotones que incide sobre sus superficie.

FUNDAMENTOS FÍSICOS de la CONVERSIÓN FOTOTÉRMICA y FOTOVOLTAICA de la RADIACIÓN SOLAR:

La energía procedente del SOL en forma de radiación electromagnética es el resultado de las reacciones de fusión que tienen lugar, fundamentalmente en la parte más interna o núcleo.

Cuando la energía de la radiación electromagnética es absorbida por un medio material, puede ser transformada en energía térmica o eléctrica, dependiendo de las características de la onda y de la naturaleza del medio econ el que interacciona.

- Los conductores metálicos son sustancias que poseen un gran número de portadores de carga libre, que normalmente son los electrones más exteriores, denominados electrones de valencia. ????? (pag 20)

CELULAS FOTOELECTRICAS
El efecto fotoeléctrico o fotovoltaico es la base de las células solares y consiste en la liberación de un electrón como consecuencia de la absorción de un fotón de luz de suficiente energía por ciertos materiales.

LOS SEMICONDUCTORES

Existen ciertos elementos químicos, como el germanio y el silicio, y numerosos como el arseniuro de galio, el sulfuri de cadmio, el sulfuro de zinc y muchos otros, que presentan una amplia familia de materiales semiconductores.
La característica más importante de los semiconductors es, desde el punto de vista tecnológico, la existencia en ellos de dos portadores de corriente: uno son electrones libres, capaces de viajar por el cristal; y otros, denominados huecos, dotados de carga positiva. (Bipolaridad de los portadores de corriente (conducción por electrones y conducción por huecos) en los semiconductores).

CELULAS SOLARES

Una célula solar es, en realidad, un diodo semiconductor de grandes dimensiones , diseñado de forma apropiada para ser iluminado. A su vez, un diodo semiconductor es un dispositivo ampliamente utilizado en electrónica, por sus propiedades asimétricas de conducción (es decir conduce en un sentido, pero no en el opuesto.
Las células solares son dispositivos que convierten la energía luminosa en corriente eléctrica. Para ello, los fotones deben incidir sobre un material semiconductor con energía suficiente para romper los enlaces y generar pares electrón-hueco.

TECNOLOGIAS DE FABRICACION Y TIPOS DE CELULAS FOTOVOLTAICAS

Hasta la fecha, la mayoría de las células y módulos fotovoltaicos, que se encuentran en explotación, en instalaciones de uso terrestre, emplean silicio, en sus formas monocristalina, policristalina o amorfa, como material semiconductor base.
Este modo de fabricación es una tecnología madura, bien desarrollada y fiable, pero que exhibe un grado de complejidad elevado y en muchos de sus procesos se requiere equipos de tecnología avanzada y precisa de un aporte energético importante.
El procedimiento de fabricación de las células de silicio mono o policristalino es esencialmente el mismo y comprende las siguientes etapas básicas:

1.- Obtención del silicio de grado metalúrgico
2.- Purificación del silicio
3.- Crecimiento de los cristales de silicio
4.- Producción de las obleas de material semiconductor base
5.- Ataque químico y texturización
6.- Formación de la unión
7.- Colocación de los contactos metálicos
8.- Tratamiento antirreflexivo

EL PANEL FOTOVOLTAICO: Conexión de células en serie y paralelo

La tensión proporcionada por una sola célula fotovoltaica no tiene utilidad ya que alcanza valores del orden de 0,6 V a circuito abierto en células de silicio, cuando la mayoría de los circuitos en corriente continua funcionan con tensiones como mínimo de 5 voltios. Es por tanto, necesario, conectar un determinado células para conseguir tensiones de utilidad. Los paneles fotovoltaicos más habituales están constituidos por un número de células conectadas en serie que varía entre 30 y 36.
Los paneles, a su vez, tendrán que conectarse, en serie o paralelo, para que sean capaces de proporcionar la tensión e intensidad de la instalación, constituyendo el generador fotovoltaico propiamente dicho.

INSTALACIONES CONECTADAS A RED

La publicación del Real Decreto 2818/1998 sobre la producción de energía eléctrica por medio de instalaciones abastecidas por recursos o fuentes de energías renovables, residuos y cogeneración, abrió nuevas expectativas para el desarrollo de instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red, al obligar a las empresas distribuidoras a adquirir la energía producida en ellas a un precio especialmente elevado, como resultado de la aplicación de unas primas.

HUERTOS SOLARES: Instalaciones fotovoltaicas de grandes dimensiones (llave en mano):

El concepto de huerto solar responde a la siguiente definición:
Un espacio donde un gran número de propietarios comparten terreno e instalaciones de generación mediante energía solar.
Los propietarios comparten un terreno, una tecnología, unos servicios y una gestión integral del conjunto,
El objetivo perseguido es conseguir energía limpia con una inversión compartida y optimizando los costes de operación y mantenimiento.