¿Cuáles son los principales componentes de los paneles solares?

Los paneles solares, piedra angular de la tecnología de la energía solar, se componen de varias partes integrantes, cada una de las cuales contribuye a su capacidad para aprovechar la luz solar y convertirla en energía eléctrica. En este artículo, exploraremos los componentes esenciales que forman un panel solar, examinando cómo cada parte desempeña un papel crítico en el funcionamiento y la eficiencia del panel. Desde el cristal protector de la superficie hasta la vital caja de conexiones eléctricas, cada componente es crucial para el rendimiento del panel solar. Adentrémonos en el mundo de los paneles solares y descubramos los entresijos de su construcción.

Contenido：

1.Vidrio para paneles solares

2.Película de encapsulación de paneles solares

3.Célula solar

4.Placa posterior/vidrio posterior del panel solar

5.Marco del panel solar

6. Caja de conexiones del panel solar (J-Box)

En los paneles solares, el vidrio fotovoltaico desempeña un papel fundamental. Sirve de escudo vital, salvaguardando las células solares y las cintas de soldadura de elementos ambientales adversos como impactos, granizo, humedad, niebla salina y amoníaco. Además, cumple una doble función al recoger, transmitir y reducir la reflexión de la luz, todo lo cual maximiza la generación de electricidad.

los principales atributos y aplicaciones del vidrio fotovoltaico son los siguientes:

Transmisión luminosa excepcional: El vidrio fotovoltaico ofrece una transmisión luminosa excepcional. El vidrio templado normal deja pasar aproximadamente el 91,5% de la luz, mientras que el vidrio especialmente tratado (por ejemplo, el vidrio de capa) puede alcanzar alrededor del 93,5% de transmisión. Esto significa que más luz solar puede llegar directamente a las células solares a través del vidrio, aumentando la eficiencia global de conversión de energía del panel solar.

Captación de amplio espectro: Este vidrio capta eficazmente la luz dentro del espectro que va de 380 a 1100 nanómetros, aprovechando las bandas de energía primaria de la luz solar. Además, refleja los rayos infrarrojos (longitudes de onda superiores a 1.200 nanómetros), reduciendo la absorción de calor y evitando que las altas temperaturas comprometan la eficiencia del panel.

Gran resistencia a los impactos: El vidrio fotovoltaico presenta una gran resistencia a los impactos. Por ejemplo, el vidrio totalmente templado de 3,2 mm puede soportar una bola de acero de 1 kg lanzada desde 1 metro y piedras de granizo de hasta 2,5 mm de diámetro, lo que garantiza la seguridad y estabilidad de los paneles solares incluso en condiciones meteorológicas adversas.

Tipos y espesores de vidrio para distintos paneles solares:

Paneles solares monocristalinos: Normalmente emplean vidrio totalmente templado de 3,2 mm, con una lámina posterior utilizada en la parte trasera.

Paneles solares de doble vidrio: Generalmente utilizan vidrio semi-templado de 2,0mm o 1,6mm tanto para la cara frontal como para la trasera. El vidrio semi-templado se encuentra entre el vidrio plano estándar y el vidrio totalmente templado en términos de resistencia al impacto y tolerancia a la temperatura. Su planitud y mínima tensión lo hacen beneficioso para el proceso de producción de paneles solares de doble vidrio, mejorando el rendimiento y la calidad.

Las láminas de encapsulado, también conocidas como encapsulantes de paneles solares, son componentes esenciales de los paneles solares. Situados entre el cristal frontal y la lámina posterior del panel solar, desempeñan un papel fundamental en la fijación y protección de las células solares, al tiempo que proporcionan el aislamiento y la impermeabilización necesarios.

Entre las principales funciones y características de las películas de encapsulación se incluyen:

Protección de las células solares: Las películas de encapsulado estabilizan las células solares, impidiendo su movimiento o rotura, garantizando así la estabilidad estructural y la eficiencia operativa a largo plazo del panel.

Transparencia y resistencia a la intemperie: Las láminas de encapsulado de alta calidad poseen una excelente transparencia, lo que minimiza la pérdida de energía solar. También se exige que sean resistentes a la intemperie, soportando los impactos de los rayos UV, las altas temperaturas y otras condiciones ambientales adversas.

Aislamiento e impermeabilización: Estas láminas aíslan el panel, impidiendo que penetre la humedad y otros elementos ambientales, protegiendo así las células solares de la corrosión y los daños.

Durabilidad: El material de la película de encapsulado debe ser capaz de soportar una exposición prolongada a la luz solar y diversos cambios climáticos, manteniendo sus prestaciones a lo largo del tiempo.

Los tipos más comunes de películas de encapsulación son EVA (etileno-acetato de vinilo), POE (elastómero de poliolefina) y EPE coextruido.

Film de EVA: Se utiliza normalmente para encapsular módulos Perc monocristalinos de tipo P. Se fabrica a partir de un copolímero de etileno y acetato de vinilo, cuyo componente principal es el éster etílico del ácido acético (40-70%). Entre sus ventajas figuran su bajo coste, su facilidad de transformación, su rápida reticulación y su aplicación sencilla, estable y madura. Sin embargo, el EVA es propenso a la hidrólisis en entornos de luz, oxígeno y calor húmedo, lo que da lugar a la producción de ácido acético que puede corroer las células solares y las cintas de soldadura. También reacciona con el sodio del vidrio, formando una gran cantidad de iones de sodio móviles, lo que provoca atenuación de la potencia; el EVA tiende a amarillear en condiciones fototérmicas, lo que afecta a la transparencia y provoca la pérdida de potencia del módulo.

Film POE: Se utiliza para encapsular módulos fotovoltaicos de doble vidrio y de tipo N. El POE, un tipo de polietileno, tiene propiedades superiores a las del EVA, como baja permeabilidad al agua, resistencia a la hidrólisis, resistencia a altas temperaturas y a la humedad, resistencia al envejecimiento, excelente resistencia al PID, alta resistividad eléctrica y propiedades superiores de barrera al vapor de agua. Sin embargo, su procesamiento es más complejo y costoso que el del EVA.

Film EPE: Un compuesto de EVA+POE+EVA. Combina la facilidad de procesamiento de EVA con la excelente resistencia al PID y al vapor de agua de POE. Adecuada para células solares Topcon de tipo N y módulos de doble vidrio, EPE ofrece una equilibrada relación coste-rendimiento.

Las células solares son las que transforman la luz solar en energía. Son el corazón de los paneles solares. La eficiencia y las características de estas células dependen del tipo de material semiconductor que se utilice.

Existen dos tipos principales: Tipo P y tipo N.

Células solares de tipo P:

Se fabrican añadiendo elementos trivalentes (como el boro) a materiales semiconductores básicos como el silicio, lo que crea "agujeros" cargados positivamente (zonas que no tienen electrones).

Cuando estos "agujeros" son alcanzados por un campo eléctrico, se convierten en los principales portadores de carga y crean una corriente eléctrica.

Los materiales de tipo P se utilizan habitualmente en las células solares de silicio policristalino y en algunas células solares de silicio monocristalino porque son baratos y fáciles de fabricar.

Células solares de tipo N:

El dopaje del silicio con elementos pentavalentes, como el fósforo, añade más electrones de valencia al material, lo que lo hace mejor conductor de la electricidad.

Cuando hay un campo eléctrico, estos electrones adicionales se mueven como principales portadores de carga, lo que origina una corriente eléctrica.

Como son estables en el tiempo y funcionan bien, los materiales de tipo N son cada vez más importantes en TOPCon, IBC y HJT, que son tecnologías de células solares de alta eficiencia.

Tipos de células solares más comunes en el mercado:

La tecnología avanza rápidamente en el sector de las células solares. Últimamente se presta mucha atención a los materiales de tipo N porque funcionan muy bien. Por ejemplo, las células solares HJT (heterounión) combinan las mejores características del silicio cristalino y amorfo. Hacen que las células sean más estables y eficientes al colocar una capa de silicio amorfo entre el silicio de tipo N y el de tipo P. Esto impide que los electrones y los huecos se recoloquen. Esto impide que los electrones y los huecos se recombinen. Las capas de óxido de túnel y las capas de silicio policristalino se utilizan como electrodos en la tecnología TOPCon, lo que hace que la célula funcione mejor en general. Las células IBC (Interdigitated Back Contact) también absorben más luz y reducen los efectos de sombreado porque todos sus electrodos están en la parte posterior de la célula.

• desempeñarán probablemente un papel más importante en el futuro mercado de la energía solar a medida que mejore la tecnología y bajen los costes. Las células de tipo P, por su parte, seguirán siendo muy utilizadas porque tienen una posición estable en el mercado y procesos de producción bien desarrollados. Estas mejoras no sólo hacen que las células solares sean más eficientes a la hora de convertir la luz en electricidad, sino que también sientan las bases de opciones energéticas más sostenibles y ecológicas.

La lámina posterior del módulo se utiliza principalmente en entornos exteriores para proteger el módulo de células solares y resistir la erosión de la luz, la humedad, el calor, la congelación y otras influencias ambientales en la película de encapsulación, la célula y otros materiales, y para desempeñar el papel de protección de aislamiento resistente a la intemperie, la calidad de la lámina posterior determina la vida útil del módulo.

Láminas de fondo:

Las láminas posteriores son componentes esenciales de los paneles solares, ya que desempeñan un papel fundamental en su protección frente a factores ambientales como la luz, la humedad, el calor y el frío. Esta capa protectora es indispensable para prolongar la vida útil de los paneles solares y proteger sus componentes internos de posibles daños.

He aquí un análisis más detallado de las hojas traseras:

Variedad de aspecto: Las láminas posteriores están disponibles en varios colores: blanco, negro y transparente. Las blancas están diseñadas para reflejar la luz solar en las células solares y mejorar así la eficiencia energética. Las láminas negras, preferidas en Europa y América, realzan el atractivo estético de las instalaciones en tejados. Las transparentes permiten que los paneles solares generen electricidad por ambos lados.

Composición del material: Normalmente, las láminas posteriores constan de tres capas: un revestimiento exterior, un sustrato PET intermedio y un revestimiento interior. Para garantizar la durabilidad y la protección frente a la radiación UV, en estas capas se suelen utilizar distintos materiales, como películas de flúor y PVDF.

Compatibilidad de rendimiento: Las láminas posteriores están diseñadas para ser compatibles con diferentes tipos de células solares, incluidas las células Perc, tipo N y TOPCon. Su baja permeabilidad al agua es crucial para mantener la eficiencia y la longevidad de las células, garantizando que los paneles solares funcionen eficientemente durante un período prolongado.

Cristal trasero:

El cristal trasero está disponible en dos grosores, 2,0 mm y 1,6 mm, y está ganando popularidad por su excepcional durabilidad y resistencia a las condiciones ambientales.

He aquí algunas ventajas y aplicaciones del cristal trasero:

Barrera contra la humedad: El cristal trasero presenta una permeabilidad a la humedad casi nula, lo que lo hace ideal para entornos de alta humedad, donde previene eficazmente los daños inducidos por el agua.

Resistencia y longevidad: Su alta resistencia al desgaste, a la intemperie y a la corrosión lo hace adecuado para su uso en condiciones extremas, lo que en última instancia prolonga la vida útil de los paneles solares.

Seguridad contra incendios: Los paneles solares equipados con vidrio trasero presentan una alta resistencia al fuego, lo que los convierte en una opción más segura para instalaciones residenciales e industriales.

Propiedades aislantes: Las excelentes propiedades aislantes del vidrio trasero permiten a los paneles solares manejar voltajes de sistema más altos, ofreciendo potencialmente soluciones rentables para grandes centrales de energía solar.

La incorporación de vidrio trasero en el diseño de los paneles solares mejora su durabilidad, seguridad y rendimiento, convirtiéndolos en contribuyentes fiables y eficientes a la generación de energía limpia. Lea el siguiente artículo para conocer más detalles sobre la lámina posterior de los paneles solares.

Como el aluminio es el metal más abundante de la Tierra, se utiliza como armazón, normalmente de aleación de aluminio. También desempeña un papel importante en los paneles solares.

Soporte estructural: El bisel proporciona soporte estructural para el panel solar, aumentando la resistencia y rigidez general del panel. Esto ayuda a evitar que el panel se doble o se tuerza durante la instalación y el transporte, manteniendo el panel plano y estable.

Protección de los bordes: El bisel protege los bordes del panel de daños físicos como golpes, choques o aplastamientos. Reduce el desgaste de los bordes de los paneles y prolonga su vida útil.

Reduce la Contaminación y la Entrada de Humedad: La presencia de un bisel reduce la cantidad de suciedad, polvo y humedad que puede entrar en la parte inferior del panel, ayudando a mantener la limpieza y el rendimiento del panel.

Simplifica la instalación: Los bordes suelen contar con orificios y abrazaderas premontados que facilitan la instalación de los paneles solares. Los instaladores pueden fijar fácilmente los paneles a un bastidor o tejado sin tener que tratar directamente con la superficie del panel, lo que reduce el riesgo de posibles daños.

Una caja de conexiones (J-Box) es un componente crucial en los paneles solares, que sirve principalmente como conector entre los paneles solares y los circuitos externos. Su función principal es actuar como estación de transferencia de la energía eléctrica generada por los paneles solares para transmitirla a circuitos externos o sistemas de almacenamiento.

Las principales características de una caja de empalmes son:

Transmisión de energía: Dentro de la caja de conexiones hay puntos de conexión conductores y barras colectoras que recogen la corriente generada por los paneles solares y la transfieren a través de cables a los circuitos externos o a los sistemas de almacenamiento en baterías.

Función protectora: Las cajas de conexiones suelen estar bien selladas, lo que impide la entrada de agua, polvo y otras sustancias externas y protege los circuitos internos de los paneles. También ofrecen cierto grado de resistencia contra los impactos mecánicos y la erosión ambiental.

Protección por diodos: Para prevenir el flujo de corriente inversa y evitar los efectos de punto caliente, las cajas de conexiones suelen contener diodos. Estos diodos proporcionan una vía de derivación en los casos en que los paneles solares están parcialmente a la sombra o rinden por debajo de su capacidad, lo que garantiza un funcionamiento y una eficiencia estables.

Resistencia al agua y al polvo: Las cajas de conexiones están diseñadas para cumplir normas específicas de resistencia al agua y al polvo, como IP65, IP67 o IP68, para garantizar un funcionamiento estable en diversas condiciones ambientales.

Funciones inteligentes: Las cajas de conexiones modernas también pueden venir con características inteligentes como monitorización remota, apagado inteligente y optimización de potencia (MPPT). Estas funciones ayudan a mejorar la eficiencia y la seguridad generales de las centrales solares.

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