Proceso de fabricación de un panel solar:

Una vez sabidos cuales son las partes que componen un panel solar (tedlar, celula solar, eva, vidrio...), el siguiente paso es saber como es el proceso de fabricación de los paneles solares que vamos a ver en este artículo.

Proceso de fabricación:

Laminado:

Los materiales se colocan en el siguiente orden: Vidrio-EVA-Células-EVA-Tedlar y se introducen en la máquina laminadora que podemos ver en la siguiente imagen.

El conjunto de materiales de laminación se coloca en una plataforma caliente (100ºC) y se cierra la tapa del laminador quedando un “sándwich”, y al mismo tiempo que se calienta se va haciendo el vacío.

Cuando se alcanza el nivel de vacío deseado, baja un diafragma que hace presión sobre los materiales de laminación prensándolos para lograr un conjunto sólido y estanco (sería básicamente el módulo fotovoltaico a falta de la caja de conexiones y el marco).

Enmarcado:

1. Proteger el perímetro del laminado de posibles golpes durante su instalación y/o manipulación, así como de la humedad.
2. Dar al módulo una estructura manejable para facilitar su instalación sobre algún tipo de soporte o estructura para paneles solares.

Para fijar el marco se rellena la canaleta que tiene dicho marco con silicona donde se alojará el borde del laminado. Se puede observar el espacio reservado para la silicona en la imagen, la zona de color negro.

Se coloca un marco por cada lado del laminado y se atornillan los marcos entre sí, dándole al módulo una rigidez mecánica y terminando así el proceso de fabricación de una placa solar fotovoltaica.

El grosor y la función del vidrio:

Muchos fabricantes que tienen un contenido de hierro muy bajo y una capa antirreflectante. También algunas marcas utilizan vidrios de alta transmisividad para aumentar la calidad y la durabilidad con el fin de minimizar las pérdidas y mejorar la transmisión de la luz y, por tanto, el rendimiento del panel.

La importancia del marco de aluminio:

El marco de aluminio de un panel solar se encarga de proteger el borde de la parte laminada que alberga las células y proporcionar robustez para montar el panel solar en los soportes correspondientes.

Generalmente, el marco suele tener un grosor de entre 30mm o 45mm, menos de esto sería poco recomendable pues debilitaría la robustez del panel.

¿Qué es la caja de conexiones de un panel solar?

Se encuentra en la parte posterior de la placa solar, de donde salen los terminales de interconexión. En dicha caja vienen marcados el positivo y negativo del panel y en su interior, protegidos con silicona, van colocados los diodos de protección (bypass) de los que hablaremos a continuación.

Como ejemplo, se muestra, a continuación, una imagen de la caja de conexiones que incorporan los módulos fotovoltaicos en su parte posterior.

¿Qué son los diodos de protección o “bypass”?

Los diodos de protección que van instalados en la caja de protecciones tienen como objeto el evitar los efectos que se producen por los puntos calientes y sombreados, que pueden afectar negativamente al rendimiento del panel.

El punto caliente (o hot spot) tiene lugar, cuando en una serie de células una tiene un defecto de fabricación ó se encuentra parcialmente sombreada, que es el caso más corriente y con mayor peligro en una instalación de conexión a red o bombeo directo, cuando el número de módulos en serie es elevado.

Por ejemplo pensemos en una instalación de conexión a red con 8 paneles solares conectados en serie, tenemos 36 x 8 = 288 células en serie, o si por ejemplo, pensemos en una instalación de bombeo que fueran 17 paneles en serie, 36 x 17 = 612 en serie.

Veamos un ejemplo para el caso de dos células, no iguales A y B en serie. El comportamiento de la curva resultante es el siguiente:

En el punto correspondiente al voltaje de circuito abierto, la corriente total del generador es igual a cero, y el voltaje resultante V_G es igual a la suma de los dos voltajes de circuito abierto V_ocA + V_ocB .

En el punto 1, o en cualquier punto situado entre P y el voltaje de circuito abierto, las dos células operan como generadores, con una corriente I_G1 y un voltaje total del generador V_G = V_A1 + V_A2 .

El punto P corresponde al límite de la corriente de cortocircuito de la célula de menor eficiencia ó sombreada, y el voltaje resultante en este punto será el voltaje de la curva A, ya que la curva B en este punto tiene V=0.

El punto 2 correspondería a la operación en el voltaje de circuito abierto del generador, donde I_G = I_sc y V_G2 = V_A2 + V_A1 = 0. Para que esto se cumpla, es decir, que el voltaje del generador sea igual a cero, la célula B se polarizará inversamente hasta adquirir un voltaje V_B2 = -V_A2 actuando consiguientemente como un receptor.

Este mismo razonamiento es aplicable para una asociación de células más numerosa, o placas fotovoltaicas conectadas en serie como es nuestro caso. En una situación próxima a la de cortocircuito, haría que la célula sombreada tuviera que disipar una potencia elevada igual a la generada por el resto de células, calentándose y produciéndose sobre ella el fenómeno del punto caliente.

Para evitar una disipación de potencia que pudiera elevar la temperatura hasta el punto de deteriorar la célula se recurre a la inserción de los diodos de paso en paralelo con una rama de células conectadas en serie.

Cuando un módulo esta generando la circulación de corriente es la indicada con el camino rojo.

Si una célula esta sombreada se comporta como un diodo y el camino será:

Como se puede ver, este es el motivo de instalar los diodos para la protección contra sombras, la menor resistencia al paso de la corriente la ofrece el diodo y no la célula que es un diodo polarizado de forma inversa.

Como caso real, mostramos una foto de 2 diodos de protección (bypass) de una caja de conexiones típica en placas solares. En este caso son 2 diodos, 1 por cada 18 células:

Reciclado de los materiales de un panel solar:

Por cada tonelada de paneles fotovoltaicos que se llevan a reciclar la tecnología actual permite recuperar gran parte del vidrio y materiales afines al silicio, así como el aluminio de los marcos metálicos y parte del cobre empleado en el cableado.

Por otro lado, también hay que tener en cuenta que pueden contener materiales perjudiciales para el medioambiente, como el teluro de cadmio o el dióxido de silicio presente en el vidrio y que deben ser tratados convenientemente.

Relacionado: ¿Cómo es el Reciclaje de paneles solares y qué empresas lo realizan?

Conclusiones:

¿De qué vale comprar placas fotovoltaicas a precio bajo, si en pocos años te van a dar problemas?:

Piénsalo bien, una placa solar fotovoltaica es un producto que debe estar, todos los días, expuesta a la intemperie ( con sol, lluvia, frío, granizo…), cambios de temperatura que pueden ser de hasta 80C en la superficie del panel…  y debe funcionar, al menos, durante 30 años o más….

En un momento en que estamos constantemente recibiendo precio de placas solares de bajo coste, y por supuesto de baja calidad, para nosotros siempre ha sido casi una obligación ética transmitir que el uso de placas fotovoltaicas de calidad es fundamental para el buen funcionamiento de cualquier sistema fotovoltaico.

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