¿Cuáles son los diferentes materiales de los paneles solares?

Cuando se trata de paneles solares, todo el mundo los conoce. Pero si se quiere distinguir los materiales de los paneles solares, aquellos que no estén familiarizados con la industria fotovoltaica no necesariamente lo ignorarán, ya que todavía existen diferencias significativas entre los distintos materiales. Aquí hay una divulgación científica para ayudar a todos a comprender más rápidamente los materiales y las diferencias de los paneles solares.

Antes de discutir las diferencias, permítanme explicar primero la morfología del silicio como materia prima. El silicio tiene dos tipos de alótropos: cristalinos y amorfos. El silicio cristalino se divide a su vez en silicio monocristalino y silicio policristalino. La diferencia entre silicio monocristalino y silicio policristalino depende principalmente de la estructura formada. Cuando el silicio elemental fundido se solidifica, los átomos de silicio se organizan en forma de red de diamante, formando muchos núcleos cristalinos. Si estos núcleos cristalinos crecen hasta convertirse en granos con la misma orientación del plano cristalino (es decir, cada grano tiene un plano cristalino uniforme y estos granos son paralelos y están combinados), se forma silicio monocristalino. Si estos núcleos cristalinos crecen hasta convertirse en granos con diferentes orientaciones cristalinas, se forma silicio policristalino que contiene muchas impurezas y defectos estructurales.

Por lo tanto, en esencia, el silicio monocristalino y el silicio policristalino son básicamente el mismo material, ambos tienen una red de diamante, cristales duros y quebradizos, brillo metálico y pueden conducir electricidad, pero su conductividad es menor que la de los metales y aumenta con la temperatura. Tienen propiedades semiconductoras y son materiales semiconductores. Sin embargo, debido a diferencias en la estructura cristalina y el contenido de impurezas, la textura cristalina es diferente. Como resultado, también difieren el índice de refracción de la luz y la conducción de corriente. Echemos un vistazo a las características específicas a continuación.

Las células solares de silicio monocristalino se fabrican a partir de obleas de silicio monocristalino. En los materiales de silicio monocristalino, los átomos de silicio están dispuestos de manera periódica y ordenada en el espacio, mostrando un ordenamiento de largo alcance. Este orden es beneficioso para mejorar la eficiencia de conversión de las células solares. Actualmente, la eficiencia de conversión de las células solares de silicio monocristalino es del 14% -17%, que puede llegar hasta el 24%. El proceso de producción está maduro y los productos son en su mayoría rectangulares redondeados, de color negro y sin patrones en la superficie. Se utilizan ampliamente en productos aeroespaciales y de alta tecnología. Sin embargo, el proceso de fabricación de células solares de silicio monocristalino es complejo, requiere mucho tiempo, un alto consumo de energía e implica elevados costes.

Las células solares de silicio policristalino están hechas de materiales de silicio policristalino, que son agregados de muchas partículas monocristalinas. El tamaño y la orientación cristalina de cada partícula monocristalina son diferentes entre sí. Por lo tanto, existen defectos e impurezas en la estructura cristalina, lo que resulta en una eficiencia de conversión de energía solar de alrededor del 13% al 15%, que puede llegar hasta el 20%. Los productos son en su mayoría rectángulos en ángulo recto, de color azul y, tras una inspección más cercana, tienen patrones similares a flores de hielo en la superficie. Las células solares de silicio policristalino tienen menos procesos de producción, tiempos de producción más cortos y costos de fabricación relativamente más bajos en comparación con los productos de silicio monocristalino, por lo que también tienen una posición importante en el mercado.

Células solares de silicio amorfo, células solares de silicio cristalino, eso es todo. ¿Tiene células solares que no requieren silicio cristalino? Este tipo de célula solar se llama célula solar de silicio amorfo. Las células solares de silicio amorfo se fabrican utilizando una película de silicio amorfo muy fina (de aproximadamente 1 mm de espesor), que consume muy poco material de silicio. Las películas delgadas de semiconductores de silicio se pueden depositar directamente sobre grandes placas de vidrio. El proceso y el equipo para preparar silicio amorfo son sencillos, con un tiempo de fabricación corto y un bajo consumo de energía, lo que lo hace adecuado para la producción en masa. Sin embargo, por el contrario, la eficiencia de conversión de las células solares de silicio amorfo es sólo del 5% -8%, llegando hasta el 13%, con una estabilidad ligeramente pobre y desventajas obvias.