Hay diferentes tipos de solares de células fotovoltaicas disponible en el mercado. Cada uno de ellos tiene sus propias ventajas y desventajas técnicas y comerciales. El células solares se clasifican principalmente sobre la base de los materiales utilizados como semiconductor en la celda. Los diferentes tipos de células solares tienen diferentes parámetros técnicos, pero se pueden elegir para su uso en diferentes aplicaciones dependiendo de las condiciones óptimas de los servicios. La principal materia prima utilizada para construir una célula solar es material semiconductor y el silicio es un semiconductor ampliamente utilizado para eso. Hay mucha disponibilidad de silicio en la Tierra. El silicio está disponible en la arena normal. Pero extraer silicio puro de las fuentes naturales es bastante caro. Se requieren muchos esfuerzos para ese trabajo. En el proceso el silicio es purificado, fundido y cristalizado. Continuas investigaciones y desarrollos se están llevando a cabo para reducir la cantidad de silicio utilizado en la célula solar sin afectar su rendimiento. Esto asegura la disponibilidad de células solares más baratas. Las dos técnicas más comunes para producir obleas de silicio son las técnicas de chzrolaski (CZ) y de zona flotante (FZ).
Discutamos algunas técnicas comunes de células solares o fotovoltaicas.
Célula solar de película fina
Esta es la tecnología más barata disponible para la célula solar. La película delgada más comúnmente usada célula solar es una célula solar amorfa. Aquí, una película muy delgada de silicio amorfo de unos pocos micrones de espesor se utiliza como capa activa de la célula. La fiabilidad y la vida útil de estas células son bastante pobres. La principal ventaja de esta tecnología es que puede ser fabricada en diferentes formas, por lo que puede ser montada en cualquier forma de superficie. El silicio amorfo es básicamente una sustancia de silicio pero en forma no cristalina. Se fabrica especialmente mediante la deposición de gases basados en el silicio por sustracción. La unión química entre los átomos en el silicio amorfo es bastante similar a la del silicio cristalino, pero la única diferencia es que el material no tiene una estructura de red regular. En el silicio amorfo, un número significativo de átomos de silicio crean enlaces covalentes con tres átomos de silicio vecinos y el reposo de un electrón de valencia de estos átomos de silicio crea un enlace con el átomo de hidrógeno. Mientras que una mezcla de silicio que contiene gas de hidrógeno (SiH4) y gas de hidrógeno bruto pasa entre dos electrodos en una cámara de vacío y se aplica un voltaje RF entre estos electrodos, el silicio hidrogenizado se depositará en un sustrato caliente unido a los electrodos. De esta manera se puede crear una película muy delgada de silicio hidrogenado.
El grosor de la película puede ser inferior a 1 micrón. La principal ventaja del silicio amorfo es que es bastante más barato que el silicio cristalino. Para un espesor determinado, la capacidad de absorción de luz del silicio amorfo es unas 2,5 veces mayor que la del silicio cristalino. Como la cantidad de silicio necesario para producir microfilm delgado es bastante baja en comparación con el silicio cristalino, el coste y el peso de la célula solar de silicio amorfo o célula solar a-Si:H es muy bajo. El silicio amorfo es de naturaleza flexible, por lo que puede ser fácilmente depositado en sustratos flexibles y en rollos. Además de las células solares amorfas también hay teluro de cadmio (CdTe) y cobre-indio-galio-seleniuro (CIGS) de película fina células solares disponible en el mercado. Los materiales utilizados para fabricar la capa activa de las células amorfas son el silicio amorfo, el cadmio y el telurio se utilizan para las células solares de teluro de cadmio (CdTe) y el cobre, el indio, el galio y el selenio se utilizan para las células solares de cobre, indio, galio y selenio. La eficiencia de las células amorfas es de aproximadamente 6 a 8% y esta baja eficiencia de las células amorfas se mejora en cierta medida en las células solares de película delgada de teluro de cadmio (CdTe) y cobre-indio-galio-seleniuro (CIGS). La eficiencia de las células solares de película delgada de teluro de cadmio (CdTe) y cobre-indio-galio-seleniuro (CIGS) es de alrededor del 8 al 11%. El voltaje de circuito abierto de las células amorfas es de 0,7 a 1,1 voltios e igual para el teluro de cadmio (CdTe) y las células solares de película delgada de cobre-indio-galio-seleniuro (CIGS) son de 0,8 a 1 voltio y 0,5 a 0,7 voltios respectivamente.
Célula solar de silicio cristalino
Célula solar de silicio cristalino tiene la mayor ventaja frente a otras tecnologías disponibles de fabricación de células solares. Pero estas células requieren silicio purificado como material de partida, lo cual es bastante caro. Aquí los cuarzos de silicio disponibles naturalmente se funden, se purifican y luego se cristalizan en lingotes. Luego estos lingotes se cortan en lingotes de menor tamaño y luego estos lingotes se cortan en un número de finas obleas de silicio. Estas obleas se hacían generalmente de 0,3 mm de espesor en los primeros días, pero ahora la tecnología se ha desarrollado para hacerlas de unos 0,15 mm de espesor. Este espesor de la oblea de cristal de silicio es importante en la vista de la optimización de los costos de la célula. Luego estas obleas son tratadas químicamente para doparlas con impurezas para crear unión p-n a través de ellos.
Luego se fabrican contactos metálicos negativos y positivos en la parte superior e inferior de las celdas mediante técnicas de serigrafía.
Las celdas típicamente producen de 0,5 a 0,6 voltios a través de ellas en condiciones de trabajo estándar, por lo que un número de tales celdas están conectadas en serie para producir 6 o 12 voltios estándar. Los números de tales combinaciones en serie se disponen entonces en paralelo en un sustrato de vidrio o algún tipo de sustrato de base reforzada aislada para aumentar la capacidad de energía del módulo. Luego el módulo se cubre con resina encapsulante transparente no conductora y luego con una película transparente protectora. Todo el módulo se enmarca con un canal de aluminio para proporcionarle un refuerzo definitivo. La potencia de salida requerida se consigue interconectando un número adecuado de estos módulos en un conjunto.
