Historia y funcionamiento de los paneles solares

En los últimos años, la producción de energía eléctrica solar ha escalado puestos sobre otros tipos de producción de energía eléctrica. Si hace diez años, los paneles solares eran de uso exclusivo de empresas o de hogares con una alta economía doméstica. A día de hoy, cada vez son más las personas que apuestan por este tipo de iluminación en sus casas.

La utilización de las energías renovables se sitúa como una necesidad si queremos cumplir con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 y llegar a las cero emisiones en 2050. Todo ello, con el objetivo de poder frenar el avance del cambio climático y, como consecuencia, el aumento de la temperatura global de la Tierra.

Según recogen en el New Energy Outlook (NEO) 2018 de Bloomerang New Energy Finance (BNFE), el papel de la energía solar y la eólica cada vez es más importante. “De aquí a 2050, las tecnologías eólicas y solares proporcionarán el 48% de la electricidad total. Mientras que la hidroeléctrica, nuclear y otras renovables, el 23% de electricidad sin emisiones”, explican.

Pero no solo eso, España ocupa el tercer puesto dentro de los principales mercados solares, detrás de Alemania y Países Bajo, como informan desde Solar Power Europe. Además, a pesar de la pandemia por la COVID-19, en 2020 se instalaron 596 megavatios (MW) de potencia fotovoltaica para autoconsumo, suponiendo un aumento del 30% en comparación con el 2019.

Cada vez hay una mayor concienciación en la sociedad acerca de la importancia de generar una energía limpia y verde para nuestro futuro y el de las generaciones venideras. La iluminación solar está al alcance de todos, “la gente cada vez apuesta más por los productos solares para iluminar y adornar sus exteriores”, comenta Javier Zorrilla, director general de Arteconfort. Según cifras recogidas por la compañía, durante el 2020 se vendieron más 330.000 unidades de lámparas solares de la marca.

En este artículo os explicamos todo lo que necesitas saber para iniciarte en el mundo de la energía solar.

En el colegio nos enseñaron que una de las principales características de la ciencia es que es colaborativa y el surgimiento de los paneles solares es un ejemplo de ello. El primero en aparecer en escena fue Edmund Becquerel, en 1839, con el descubrimiento del efecto fotovoltaico, mientras experimentaba con una celda hecha de electrodos metálicos en una solución conductora. Así, fue consciente de que la celda producía más energía cuando estaba expuesta a la luz solar.

Tras él, en 1873, Willoughby descubrió que el selenio podía funcionar como fotoconductor. Tres años después, William Grylls y Richad Evans aplicaron al selenio el principio fotovoltaico que halló Becquerel. Los dos se dieron cuenta de que el elemento químico tenía la capacidad de generar electricidad al estar expuesto a la luz.

No sería hasta cincuenta años después, cuando Charles Fritz creó la primera celda solar de selenio funcional. Esta sería la precursora principal de las actuales, ya que las celdas de paneles solares de hoy en día están fabricadas con silicio. Un avance que se desarrolló en los Laboratorios Bell en 1954, donde Daryl Chapin, Calvin Fuller y Gerald Pearson fabricaron una celda solar con silicio.

El primer uso práctico de este descubrimiento de celdas fotovoltaicas fue en los dos primeros satélites geoestacionarios de la Unión Soviética (URSS) y Estados Unidos (EE. UU).

Volviendo a la actualidad, la utilización de paneles solares ha alcanzado récords en Europa este verano. Por primera vez, la generación de energía solar llegó al 10% de media en los países de la Unión Europea (EU) durante los meses de junio y julio, según recogen en el think tank Ember.

Antes de adquirir un producto solar es recomendable conocer los tipos de paneles solares que existen a día de hoy para hacer una buena elección. Como hemos mencionado anteriormente, los actuales paneles solares se fabrican a partir de silicio, el segundo elemento más abundante de la corteza terrestre, que se extrae de minas. El proceso de transformación del mineral da lugar al silicio monocristalino y policristalino.

Para entender el funcionamiento de los paneles solares, lo primero que hay que saber es cómo se elaboran:

1. El paso clave es la recogida del silicio de una mina y, posteriormente, su purificación.
2. Una vez el material está purificado se funde en unos crisoles y se obtienen lingotes, que pueden ser cuadrados, si queremos silicio policristalino, o cilíndricos, si deseamos silicio monocristalino.
3. Estos lingotes se cortan en finas láminas, obteniendo las obleas, sustrato donde se realizan los variados procesos químicos hasta la obtención de las células.
4. Una vez tenemos la célula solar, caracterizada por ser más fina que una cáscara de huevo, su ensamblaje debe ser realizado por máquinas muy concretas que traten el material con la delicadeza que requiere.
5. Finalmente, obtenemos el módulo solar que es un conjunto de células ensambladas y conectadas entre sí.

En este sentido, los paneles monocristalinos se caracterizan por una alta eficiencia energética con un rendimiento que puede llegar al 24%. Su fabricación es más lenta y resulta ligeramente más eficiente. Podemos distinguir este tipo de panel por ser de color negro y tener las esquinas biseladas. Al tratarse de un panel que conlleva un mayor coste está destinado, por lo general, para uso profesional.

Mientras que los paneles policristalinos, cuentan con una mayor rapidez de calentamiento y su fabricación resulta más económica y rápida, por lo tanto, es un tipo de placa destinada al uso doméstico. Se caracteriza por su gran eficiencia, alcanzando el 19% de rendimiento y se distingue por sus esquinas en ángulo recto y color azul.

Además, a la hora de escoger un panel solar, se debe tener en cuenta el tipo de encapsulado del panel, es decir, su recubrimiento, y las baterías que van a alimentar.

El funcionamiento de un panel solar suele generar curiosidad entre la población, razón por la que os explicamos de manera simplificada en qué consiste. Primero, cuando los rayos de sol chocan contra la placa, las celdas solares son las encargadas de transformar la luz del sol en electricidad.

Para ello, estas celdas se mezclan con materiales como el boro o el fósforo para constituir dos partes: una con electrones positivos y otra con negativos. Una vez que la celda está expuesta al sol, los fotones, partículas que portan la luz visible, mueven los electrones de la zona donde sobra carga negativa hacia la parte dónde falta.

Según los fotones liberan electrones se genera más electricidad. Aquellos electrones que no han sido utilizados vuelven al panel, consiguiendo un proceso sin fin.

Los productos solares de Arteconfort incorporan un panel policristalino o monocristalino con un encapsulado de cristal o PET. Estos tipos de encapsulados se caracterizan por su alta eficiencia y por tratarse de un material anticorrosivo.

“Apostamos por estos dos tipos de encapsulados porque son aquellos que ofrecen una mayor durabilidad en el tiempo. El uso de uno u otro depende del tipo de iluminación que queramos para un producto”, explica Javier Zorrilla. Por ejemplo, el encapsulado de cristal se utiliza para una iluminación de mayor exigencia lumínica, como sucede con la serie de farolas PEGASO.

Pero, ¿a cuánto asciende el ahorro de mi factura si utilizo luminarias solares? Imagina una vivienda unifamiliar que quiere iluminar su jardín o terraza durante 8 horas todas las noches del año, como punto resaltable, este tipo de luminaria no es exclusiva para verano, sino que su uso se puede prolongar durante los 365 días del año. Para ello, hemos tenido en cuenta dos posibilidades diferentes de iluminación:

Comprar dos apliques LED conectados a la red eléctrica (16W y 800lm), cuyo coste de las dos unidades asciende, aproximadamente, a 40 euros ambas. Hay que tener en cuenta que esta opción requiere de la realización de obra si no se cuenta con instalación eléctrica previa en el exterior más el incremento de la luz en nuestra factura que teniendo en cuenta el tiempo de encendido (8h cada día), la potencia (16W) y el coste de la electricidad (0,17€/kWh), el gasto asciende a 15,67€ al año (impuestos no incluidos) para los dos apliques.

Por otro lado, podemos decantarnos por la colocación de dos apliques solares que no requieren de conexión con la red eléctrica, porque recargan su batería con la luz del sol (800 lm). El coste de las dos unidades ascendería a unos 70€, aunque requiere de un mayor coste inicial (70 solares – 40 aplique electricidad = 30€) se amortizaría en menos de 2 años por el coste eléctrico de la opción tradicional (15,67 X 2 = 31,34€). Por lo tanto, esta elección supone un ahorro de dinero y de energía más allá de esos dos años.

Además, hay que tener en cuenta que el ahorro puede ser mayor, ya que por lo general no se suelen instalar solo dos lámparas, sino más. Por lo que el ahorro generado por el uso de luminarias solares en nuestros exteriores será mayor con la ventaja de que este tipo de producto se puede colocar en cualquier lugar, siempre y cuando el sol dé directamente al panel solar.

Una vez contamos con toda aquella información necesaria sobre paneles solares, llega el momento de adquirir el producto. En Arteconfort somos líderes en venta de productos solares, puedes adquirir nuestros artículos en Leroy Merlín o Bauhaus, eligiendo aquellos que mejor se adapten a tus necesidades.