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Células Fotovoltaicas: Explicación de qué son los lingotes y obleas de silicio solar

Técnicas de crecimiento de Lingotes:

Siguiendo con nuestro artículo anterior (Célula fotovoltaica: Obtención y purificación del silicio), proseguimos con las técnicas para procesamiento de lingotes (o Ingots) compuestos de silicio de grado solar.

Una vez obtenido el silicio solar, de lo que se trata ahora es de producir obleas o láminas planas que permitan fabricar las células solares tal y como las conocemos, es decir, esas que podemos ver en todos los paneles solares que existen, tanto de tipo monocristalinos como policristalinos.

El proceso que se sigue habitualmente es el de fabricar un lingote cilíndrico o paralelepípedo que es luego aserrado en láminas delgadas. Es lo que se suele conocer como Ingots.

Los tres métodos de producción de lingotes más usuales son el método Czochralski (CZ), el de Zona Flotante (FZ) y los métodos de colada (MC) o de solidificación direccional.

En la siguiente tabla recogemos las principales propiedades del material producido con cada uno de estos métodos.

métodos crecimiento lingotes silicio

Corte de los Lingotes en Obleas:

El objetivo final a la hora de fabricar células solares es, a partir de las obleas, conseguir la mayor superficie de captación posible utilizando la mínima cantidad de material semiconductor, sin que por ello se pierdan las posibilidades de conversión fotovoltaica. Es decir, conseguir que sean lo más finas posibles, para así poder aprovechar más el silicio solar de los ingots, pero sin que ello perjudique la finalidad de la célula.

Los lingotes producidos mediante el método CZ se pulen externamente para eliminar irregularidades producidas durante el proceso de fabricación, además se consigue darle un diámetro uniforme. Una vez pulido se procede al corte en obleas.

En la siguiente fotografía podemos ver el proceso de pulido y de uniformidad:

Pulido de lingotes silicio solar

Para la industria fotovoltaica se requieren obleas con una forma cuadrada o rectangular. Lo que se hace es cortar el lingote en forma longitudinal, de forma que se extrae su núcleo con la forma adecuada.

Esto supone un gran desperdicio de material, sobre todo en el caso de las células monocristalinas donde el lingote es circular y debe de cortarse para conseguir una célula lo más cuadrada posible, como podemos ver en el dibujo:

Corte de obleas silicio solar

El proceso de corte de las obleas es una de las etapas más costosas de todo el proceso de fabricación, puesto que en él se desperdicia aproximadamente la mitad del silicio de los lingotes, aunque luego pueda reciclarse de alguna forma el material sobrante.

En la actualidad se han desarrollado las sierras multihoja o multihilo, que permiten cortar simultáneamente centenares de obleas, al ser el hilo más fino pueden cortarse más delgadas y desperdiciar menos material. A continuación vemos una sierra multihilo:

sierras multihilo corte obleas solar

El paso siguiente sería ya la fabricación de las células solares que habitualmente podemos ver en los paneles fotovoltaicos de cualquier instalación fotovoltaica, como las de algunos de los proyectos fotovoltaicos suministrados por SunFields.

Artículo elaborado por el departamento técnico de SunFields Europe: www.sfe-solar.com

Célula fotovoltaica: Lingotes y Obleas
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