Paneles Solares de Silicio

Las celdas (paneles) solares de primera generación se introdujeron comercialmente a principios de los años 80. Construidas a partir de obleas o tabletas finas de silicio semiconductor, que aún son usadas en la actualidad. 

El silicio, no absorbe la luz con mucha eficiencia, por lo que el grosor de las obleas no se puede reducir más allá de cierto valor; además, son frágiles, lo que complica el proceso productivo desde los mismos inicios hasta la instalación final del panel solar. La segunda generación de celdas solares comenzó a finales de los años 90 con la introducción de la tecnología de láminas delgadas. Proporcionan una eficiencia similar a las de silicio, pero su grosor es unas 100 veces menor. Esto nos muestra que la eficiencia de los paneles solares no es el grosor sino, el material.

Para la construcción de un panel solar de silicio, primero que nada se tiene que tomar en cuenta que son construidas apilando capas muy finas de diferentes materiales semiconductores. Aunque estas celdas presentan varios inconvenientes, que son:

  

A) Las capas semiconductoras se depositan mediante un proceso a alto vacío que resulta muy caro y complicado.

B) Se colocan sobre un substrato de vidrio, que requiere de procesos adicionales para establecer los necesarios contactos eléctricos. Por lo que resulta ser un proceso muy largo

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Capas que se apilan para la contrucción de un panel de silicio.

Como se muestra en la imagen, se crean varias capas, lo que hace que el proceso sea largo como se comento anteriormente, pero también, se observa la leyenda "Si tipo N y P", esto se explica más abajo. Las líneas amarillas son los rayos de luz.

La actual tercera generación de celdas solares, también construidas a base de láminas delgadas, obvia las dificultades anteriores de la siguiente forma.  Las capas de material semiconductor se depositan directamente sobre metal, eliminando así los pasos adicionales para colocar los contactos.  Además, el procedimiento elimina la fragilidad del dispositivo, proporcionando celdas solares con un alto grado de flexibilidad, lo que resulta altamente ventajoso desde el punto de vista de su manipulación mecánica. 

Pero quizás la ventaja más importante sea que el proceso productivo se simplifica enormemente.  En vez de la complicada deposición al vacío, las capas semiconductoras se aplican mediante un chorro de tinta que contiene partículas semiconductoras manométricas, usando un proceso de impresión rotativo similar al del offset convencional, empleado comúnmente para imprimir periódicos y revistas.  Este proceso abarata grandemente el costo de producción. Aunque se dice que es más "barato", resulta ser un proceso complicado para los estudiantes y las personas que no tengan acceso a los materiales y tecnología necesaria.

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El Silicio tipo P Y N.

 Como ya se sabe un átomo del silicio tiene 4 electrones de valencia (aquellos más débilmente unidos), que enlazan a los átomos adyacentes. Substituyendo un átomo del silicio por un átomo que tenga 3 o 5 electrones de la valencia producirá un espacio sin un electrón (un agujero) o un electrón extra que pueda moverse más libremente que los otros, ésta es la base del doping. En el doping tipo p, la creación de agujeros, es alcanzada mediante la incorporación en el silicio de átomos con 3 electrones de valencia, generalmente se utiliza Boro. En el dopaje de tipo n, la creación de electrones adicionales es alcanzada incorporando un átomo con 5 electrones de valencia, generalmente Fósforo.

Una vez que se crea una unión p-n, se hacen los contactos eléctricos al frente y en la parte posterior de la célula evaporando o pintando con metal la plancha. La parte posterior de la plancha se puede cubrir totalmente por el metal, pero el frente de la misma tiene que tener solamente un patrón en forma de rejilla o de líneas finas de metal, de otra manera el metal bloquearía al sol del silicio y no habría ninguna respuesta a los fotones de la luz incidente.