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Tecnología fotovoltaica evolución histórica

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Actualmente se puede decir que hay dos generaciones de células solares y una tercera generación a la vista.

Tecnología fotovoltaica: primera generación

La primera generación de tecnología fotovoltaica está dominada por el silicio y el germanio, los cuales se encuentran dopados con fósforo y boro en una unión tipo p-n. Está primera generación es la que ha dominado el mercado comercial debido a su buena eficiencia. A partir del momento que se ha tenido que purificar el silicio y han aumentado las necesidades de energía, el precio de esta generación es alto en relación a la energía eléctrica de salida obtenida.

La células solares de silicio pueden ser de tipo monocristalino, poli o multicristalinas. La diferencia entre ellas se encuentran en el proceso de fabricación y los materiales base (en las células mono el material es una única olea de silicio dopada). En cualquier caso, las monocristalinas de Silicio comerciales garantizan una eficiencia entre el 18 – 25%, de una manera uniforme, hecho que no se puede garantizar en las poli y multicristalinas comerciales que son más económicas que las monocristalinas pero su eficiencia es sensiblemente de mayor variabilidad.

Resumiendo, la primera generación de tecnología fotovoltaica tiene los siguientes puntos fuertes y débiles:

Fuertes:

  • Espectro de absorción alto
  • Alta movilidad de los electrones en la célula solar
  • Alta eficiencia respecto células de capa prima (siguientes generaciones).
  • Actualmente es el 80% del mercado.
  • Prácticamente es utilizada en todas las aplicaciones.

Débiles:

  • Tecnología de fabricación cara.
  • Proceso energéticamente caro.
  • Dependencia absoluta de las existencias de Silicio.
  • Necesidad de purificar el Silicio.
  • Apariencia poco estética de las placas.
  • Cantidad elevada de fotones en espectros de luz como el azul o violeta son perdidos en forma de calor.

Tecnología fotovoltaica: segunda generación

La segunda generación de células solares se basan en multicapas de uniones p-n de diodos. Cada capa absorbe sucesivamente longitudes de onda del espectro con la finalidad de absorber un espectro más grande y aumentar la producción de energía. Esta generación es comercialmente más económica, sin embargo, a día de hoy aún no se consiguen los niveles de eficiencia de la primera generación. Las células solares de segunda generación más populares son las de silicio amorfo, policristalinas, CIS (copper indium diselenide) y cadnium teluro.

Resumiendo, la segunda generación de tecnología fotovoltaica tiene los siguientes puntos fuertes y débiles:

Fuertes:

  • Costos de manufactura bajos.
  • Posibilidad de conseguir un coste por wattio bajo
  • Mayor flexibilidad y menor peso respecto primera generación
  • Capacidad de funcionamiento en condiciones de iluminación solar baja o difusa
  • Menor necesidad de infraestructura de soporte en las operaciones de instalación

Débiles:

  • Hasta hoy menor eficiencia de las de Silicio (primera generación).
  • Menos estables.
  • La presencia de cadmio, elemento tóxica, requiere regulación medio ambiental para su uso.

Tecnología fotovoltaica: tercera generación

Las dos variables que limitan la tecnología solar fotovoltaica tradicional son los costes de producción altos y la baja eficiencia.

El silicio requiere un proceso de purificación caro que dificulta poder reducir los costes de manufactura. También tiene unas barreras físicas que limitan el aumento de eficiencia.

Expertos de la industria fotovoltaica y la comunidad científica están de acuerdo en la necesidad de desarrollar nuevas células solares que sean menos caras de fabricación, flexibles, compactas, bajo peso y eficientes.

La segunda generación incorpora novedades como el uso de capas delgadas para la construcción de multicapas y nuevos procesos de impresión. La tercera generación se aprovecha de estas novedades e incorpora materiales que deben de incrementar poco el coste y a su vez reducir el precio por wattio; sin olvidar temas de toxicidad y abundancia.

La tercera generación deberá ser compatible con una entrada masiva de la tecnología fotovoltaica en nuestras vidas.

Algunos de los materiales con más posibilidades son las células con colorantes (DSSC, dye solar sensitized cells), poliméricas, nanocristalinas, híbridas u orgánicas.

Las previsiones de viabilidad de mercado para la tercera generación se prevén para el año 2020.

http://tecsol24h.net

 


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