Paneles solaresabsorber elluz del solComo fuente de energía para generar.electricidadocalor.

UNAfotovoltaicaEl módulo (PV) es un ensamblaje de conexión empaquetado de típicamente 6x10 fotovoltaicocélulas solares. Los módulos fotovoltaicos constituyen el conjunto fotovoltaico de unsistema fotovoltaicoque genera y suministraelectricidad solarEn aplicaciones comerciales y residenciales. Cada módulo está calificado por sucorriente continuaPotencia de salida bajo condiciones de prueba estándar (STC), y típicamente varía de 100 a 365Vatios (W). loseficienciade un módulo determina el área de un módulo con la misma salida nominal: un módulo de 230 W con un 8% de eficiencia tendrá el doble de área de un módulo de 230 W con un 16% de eficiencia. Hay algunos módulos solares disponibles comercialmente que superan la eficiencia del 22%.^[1]y supuestamente también supera el 24%.^[2][3]Un solo módulo solar puede producir solo una cantidad limitada de energía; La mayoría de las instalaciones contienen múltiples módulos. Un sistema fotovoltaico incluye típicamente una serie de módulos fotovoltaicos, uninversor, unapaquete de bateríasPara almacenamiento, cableado de interconexión, y opcionalmente unseguimiento solarmecanismo.

La aplicación más común de paneles solares escalentamiento solar de aguasistemas

Teoria y construccion

Los módulos fotovoltaicos utilizan energía luminosa (fotones) del sol para generar electricidad a través de laefecto fotovoltaico. La mayoría de los módulos usanoblea-basadosilicio cristalinocélulas océlulas de película delgada. El estructural (transporte de carga) miembro de un módulo puede ser la capa superior o la capa posterior. Las células también deben estar protegidas de daños mecánicos y humedad. La mayoría de los módulos son rígidos, pero hay otros semiflexibles, basados ​​en celdas de película delgada. Las celdas deben conectarse eléctricamente en serie, una a otra. Externamente, la mayoría de los módulos fotovoltaicos utilizan.Conectores MC4Escriba para facilitar las conexiones a prueba de intemperie al resto del sistema.

Se realizan conexiones eléctricas de módulos.en seriespara lograr un voltaje de salida deseado y / oen paralelopara proporcionar una capacidad de corriente deseada. Los cables conductores que quitan la corriente de los módulos pueden contener plata, cobre u otros metales de transición no magnéticos conductores. Derivacióndiodospuede incorporarse o usarse externamente, en caso de sombreado parcial del módulo, para maximizar la salida de las secciones del módulo aún iluminadas.

Algunos módulos solares fotovoltaicos especiales incluyenconcentradoresen el que se enfoca la luzlenteso espejos en celdas más pequeñas. Esto permite el uso de celdas con un alto costo por unidad de área (comoarseniuro de galio) de una manera rentable.

Dependiendo de la construcción, los módulos fotovoltaicos pueden producir electricidad a partir de una gama defrecuencias de luz, pero generalmente no puede cubrir toda la gama solar (específicamente,ultravioleta,infrarrojoy luz baja o difusa). Por lo tanto, gran parte del incidenteluz del solLos módulos solares desperdician energía, y pueden proporcionar eficiencias mucho más altas si se iluminan conmonocromoligero. Por lo tanto, otro concepto de diseño es dividir la luz en diferentes rangos de longitud de onda y dirigir los haces a diferentes celdas sintonizadas a esos rangos.^{Elcita requerida]}Se ha proyectado que esto será capaz de aumentar la eficiencia en un 50%. Científicos de Spectrolab, una subsidiaria deBoeing, han reportado desarrollo decélulas solares multiuniónCon una eficiencia superior al 40%, un nuevo récord mundial para células solares fotovoltaicas.^[6]Los científicos de Spectrolab también predicen que las células solares concentradoras podrían alcanzar eficiencias de más del 45% o incluso del 50% en el futuro, con eficiencias teóricas de alrededor del 58% en las células con más de tres uniones.

Actualmente, la mejor tasa de conversión de luz solar (eficiencia del módulo solar) es de alrededor del 21,5% en nuevos productos comerciales^[7]Típicamente más bajo que las eficiencias de sus células en aislamiento. Los módulos solares más eficientes producidos en masa.^{Elcuestionado -discutir]}Tienen valores de densidad de potencia de hasta 175 W / m.²(16.22 W / ft²).^[8]Investigación porColegio Imperial de Londresha demostrado que la eficiencia de un panel solar puede mejorarse mediante el estudio de la superficie del semiconductor receptor de luz conaluminionanocilindros similares a loscrestasenBloques de lego. losdispersado ligeroluego viaja a lo largo de un camino más largo en el semiconductor, lo que significa que más fotones se pueden absorber y convertir en corriente. Aunque estos nanocilindros se han utilizado anteriormente (el aluminio fue precedido pororoyplata), la dispersión de la luz se produjo en la región del infrarrojo cercano y la luz visible se absorbió con fuerza. Se encontró que el aluminio absorbió la parte ultravioleta del espectro, mientras que las partes visible e infrarroja cercana del espectro se dispersaron por la superficie de aluminio. Esto, según la investigación, podría reducir significativamente el costo y mejorar la eficiencia, ya que el aluminio es más abundante y menos costoso que el oro y la plata. La investigación también señaló que el aumento de la corriente hace que los paneles solares de película delgada sean técnicamente factibles sin "comprometer las eficiencias de conversión de energía, reduciendo así el consumo de material".

La mayoría de los módulos solares se producen actualmente a partir de silicio cristalino (c-Si)células solareshecho demulticristalinoysilicio monocristalino. En 2013, el silicio cristalino representó más del 90 por ciento de la producción fotovoltaica mundial, mientras que el resto del mercado global está compuesto portecnologías de película delgadautilizandotelururo de cadmio,CIGSysilicio amorfo^[11]Emergente,tercera generaciónLas tecnologías solares utilizan células avanzadas de película delgada. Producen una conversión de eficiencia relativamente alta a bajo costo en comparación con otras tecnologías solares. Además, rectangular de alto costo, alta eficiencia y compactocélulas de unión múltiple (MJ)se utilizan preferentemente enpaneles solares en naves espaciales, ya que ofrecen la proporción más alta de potencia generada por kilogramo elevado al espacio. Las células MJ sonsemiconductores compuestosy hecho dearseniuro de galio(GaAs) y otros materiales semiconductores. Otra tecnología fotovoltaica emergente que utiliza células MJ esconcentrador fotovoltaico(CPV).