Plaques solars: què són i de què estan fetes?
La instal·lació de plaques solars fotovoltaiques es troba en constant creixement, i són cada cop més els espanyols que decideixen utilitzar aquesta tecnologia als seus habitatges o empreses. De fet, l’any 2020 les renovables van suposar un 45,5% de l’energia produïda a Espanya. I el mes de juny de 2021, segons dades de la Red Elèctrica Espanyola, la solar fotovoltaica produïa ja un 11,6% de l’energia nacional.
Què són les plaques solars?
Les plaques solars són uns dispositius que s’encarreguen de captar l’energia solar i transformar-la en electricitat. Això succeeix gràcies a les seves cel·les fotovoltaiques, que capten els fotons del Sol i, a través de diferents materials semiconductors com el silici cristal·lí o l’arseniür de gal·li, que els transforma en electrons, els converteix en electricitat.
Això es deu a l’efecte fotovoltaic, descobert l’any 1838 pel físic francès Alexandre Edmond Becquerel, que els anys 50 es va utilitzar sobretot en l’àmbit espacial. Aquesta tecnologia s’ha anat incorporant, de mica en mica, a la vida quotidiana. I és així com actualment és la renovable més usada en l’autoconsum de llars i empreses.
Tot i que la tecnologia de les cel·les solars es va descobrir en el segle XIX, no es van començar a fabricar panells solars en massa fins la dècada dels noranta, quan els preus van començar a ser més assequibles, i part de la societat va començar a utilitzar-les en benefici de la seva llar.
De què estan fetes les plaques solars?
Les plaques solars estan compostes principalment per 8 parts:
- Vidre frontal: és la part que està en contacte directe amb el Sol, ha de ser resistent, preparada per afrontar tota mena de temperatura.
- L’encapsulat: majoritàriament elaborat amb silicona, en concret amb EVA (etilè vinil acetat) reté les radiacions del Sol.
- Les cel·les solars: són el centre del panell, són de vidre i revestiment de silici, i es distribueixen per tota la superfície de la cel·la fotovoltaica. La seva capa de silici i fòsfor li proporcionen la càrrega negativa; i una capa de bor, la càrrega positiva, generant amb les dues l’electricitat.
- La caixa de connexions: és el sistema de cablejat, que evita possibles accidents per la conductivitat elèctrica.
- El marc d’alumini: que és opcional, engloba les parts de la placa, compten amb un forat de fixació.
- Adhesiu de PVC: es col·loca a la part posterior dels panells solars.
De forma opcional, s’afegeix:
- Bateria per a plaques solars: emmagatzemen l’energia produïda i permet l’autoconsum en lloc d’abocar l’energia a la xarxa elèctrica.
- Energy meters: són uns comptadors bidireccionals que s’encarreguen de mesurar el consum de la llar. Mostra les dades de producció, consum i la quantitat abocada a la xarxa.
- Tecnologia PERC: Algunes plaques incorporen una capa reflectant per així aprofitar encara més la radiació solar.
Amb quins materials es fabriquen?
El silici és el principal component de la tecnologia solar fotovoltaica. Prové de pedres de quars d’un filó mineral, amb un 98% de puresa. És l’element més abundant de l’escorça terrestre després de l’oxigen.
El procediment que se segueix és, en primer lloc, la seva neteja i decapat mitjançant procediments químics. Un cop s’ha fos, es formen capes monomoleculars al voltant d’un germen de cristal·lització, que solidifica el material de mica en mica. Depenent de la seva mida, es formarà un monocristall o un policristall. Aquest procés es realitza a una temperatura elevada, de més de 1500 ºC.
Es forma un lingot de silici, que posteriorment es talla en fines làmines i s’afegeixen els conductors elèctrics. Es perfeccionen les possibles irregularitats, i se li col·loquen a la superfície uns contactes elèctrics que absorbeixen i transmeten l’electricitat.
Quan es va descobrir la tecnologia fotovoltaica?
L’efecte fotovoltaic es va descobrir el segle XIX. Va ser un físic francès, Alexandre Edmond Becquerel, qui experimentant amb una pila elèctrica amb elèctrodes de platí va descobrir que, en exposar-la al Sol, es generava electricitat.
Els anys següents es va anar millorant la tècnica amb el seleni, i, posteriorment, a mitjans del s. XX, amb el silici. Amb aquest darrer component, les cel·les solars produïen suficient energia per fer funcionar dispositius petits, la qual cosa va suposar un gran avenç dins del sector de l’energia solar. No es va començar a comercialitzar amb plaques solars fins a l’any 1956, i en aquell moment el preu era molt elevat per a la majoria de la societat. Aquesta tecnologia es va fer servir, en gran part, en els satèl·lits espacials dels anys 60.
Amb el pas dels anys, les plaques solars van anar perfeccionant la seva tecnologia i adquirint una xifra més assequible per a la societat, que va començar a aprofitar l’energia solar a les seves cases. Va ser als anys 80 quan es va instal·lar a Espanya la primera plata fotovoltaica. En els darrers anys s’ha expandit el seu ús, tant en l’àmbit residencial com en l’àmbit industrial.
Quin tipus de panell solar existeix?
Hi ha tres tipus de placa solar, dins dels quals hi trobem més subtipus. La seva mesura sol ser en la majoria dels casos de 1,75 metres de llargada per 1 metre d'amplada. En primer lloc, els panells solars tèrmics, que aprofiten l’energia del Sol per a obtenir aigua calenta i calefacció a la llar. En segon lloc, els híbrids que barregen les funcions de generar electricitat i aigua calenta alhora, però que es poden instal·lar en circumstàncies concretes.
I finalment, la tipologia en què ens centrarem és la fotovoltaica, la més instal·lada de totes. Com hem pogut veure, el seu funcionament consisteix en la captació d’energia solar per a generar electricitat. Però, quins subtipus existeixen?
Dins de les plaques solars fotovoltaiques trobem diferents tipus segons la seva tecnologia:
Plaques solars monocristal·lines
Aquest tipus de plaques es fabriquen amb silici tallat en làmines, obtenint així una puresa més elevada per a fabricar les cel·les fotovoltaiques. Les cel·les que componen les plaques solars monocristal·lines tenen, com el seu nom indica, un sol cristall. Aquesta tipologia es caracteritza pel seu color negre, a diferència d’altres tipologies que obtenen un color blau. Gràcies a la major puresa de les seves cel·les fotovoltaiques, aquestes aconsegueixen generar una major potència.
Les plaques monocristal·lines, com diem, tenen un aspecte fosc, de color negre i uniforme, i els seus marges són lleugerament arrodonits. Normalment, estan compostes per 60 cel·les, en 6 files de 10. Existeixen plaques monocristal·lines de mida més gran, encara que és més freqüent veure aquestes mides en les policristal·lines, que veurem a continuació.
A causa de la seva major puresa respecte a altres tipologies, el seu preu és una mica més elevat, però es veu compensat per la diferència notable en la potència generada. Aquest va ser el primer tipus que es va començar a fabricar a la dècada dels 50.
Plaques solars policristal·lines
Aquest tipus de panell solar és més usat en les instal·lacions industrials. El seu procés de fabricació és similar al de les plaques monocristal·lines, però la seva principal diferència és el tractament del silici. Si en les monocristal·lines el silici es tallava en làmines, en les policristal·lines el procés és diferent, ja que es fon. Després de fondre el material, es col·loca en motlles per així obtenir les cel·les fotovoltaiques. Aquesta diferència en el procés de fabricació li crea un seguit d’impureses a aquest tipus, que li redueixen lleugerament el rendiment.
El seu color característic és el blau, i a simple vista se solen apreciar vidres de silici, mentre que els monocristal·lins són visiblement uniformes. Els seus marges són completament rectes. A més, solen ser de major envergadura, ja que els mòduls solen ser de 72 cel·les, a diferència de les 60 dels monocristal·lins.
Plaques solars amorfes
Els panells solars amorfs són un tipus menys utilitzat respecte als cristal·lins. El procés de fabricació consisteix a dipositar una pel·lícula de silici en forma de vapor sobre una superfície d’acer.
El seu principal inconvenient és que la seva potència és considerablement menor a les altres tipologies. Requerirà un major espai per a equiparar la potència d’una placa monocristal·lina o policristal·lina, motiu pel qual és instal·lada amb menor freqüència.
Plaques solars amb tecnologia HJT
Aquest tipus de panell solar, també anomenat de tecnologia solar d'heterounió, combina dues de les tipologies esmentades anteriorment: les monocristal·lines i les amorfes. Es formen tres capes combinant el silici monocristal·lí i l'amorf, i compta amb una estructura bifacial que capta la radiació solar més incident i la més dispersa per tots dos costats. Aquesta bifacialitat ha demostrat una alta eficiència, de més del 90%.
Avantatges i inconvenients
|
|
MONOCRISTAL·LINES |
POLICRISTAL·LINES |
AMORFES (o flexibles) |
TECNOLOGIA HJT |
|
Avantatges |
Major puresa del silici Major potència generada Mida més petita |
Preu més reduït en comparació a les monocristal·lines |
Preu més reduït |
Alta eficiència Major captació de llum solar incident i dispersa gràcies a la bifacialitat |
|
Inconvenients |
Preu més elevat |
Silici de menor puresa Mida més gran Menor potència generada
|
Menor potència Mida més gran per aconseguir la potència desitjada |
Procés de fabricació més complex |
La decisió de quin tipus de placa instal·lar dependrà de molts factors, com si es tracta de l’àmbit residencial o industrial, de la inversió econòmica que es plantegi fer, o de la potència que es necessiti generar.
La tecnologia half-cell
Algunes plaques solars s'estructuren en half-cell, és a dir, es produeix una divisió per la meitat de les cel·les solars, on cadascuna de les parts tindrà una capacitat del 50%. La caixa de connexions es col·locarà al centre d'ambdues. Amb l'ús d'aquesta tecnologia s'aconsegueix millorar el rendiment de la instal·lació, ja que, si la placa rep ombra de forma parcial, no afecta la producció elèctrica de les plaques.
En conclusió, existeixen diferents tipus de plaques solars, que segueixen un procés de fabricació diferent. La seva puresa, mida o potència generada dependrà del tipus i quantitat escollida, i cal valorar quina és la millor opció de la qual se’n podrà obtenir un major rendiment i la que resultarà més beneficiosa per a l’autoconsumidor.
És essencial deixar-se assessorar, per escollir el tipus de placa que s’adapti més a les teves necessitats i així treure-li el màxim rendiment a la instal·lació. No dubtis en posar-te en contacte amb nosaltres, des de l’equip de SolarProfit estem a la teva disposició per resoldre tots els teus dubtes i gestionar tots els tràmits administratius durant tot el procés.
