La siguiente introducción se basa en la fabricación de paneles construidos a partir de celdas de silicio monocristalinas, dado que representan un importante porcentaje del mercado (mayor del 30%). Las etapas requeridas para fabricar un panel son básicamente las que se describen a continuación:
1.Obtención del silicio grado metalúrgico (98%): consiste en la reducción carbotérmica (1400°C - 1500°C) del dióxido de silicio y carbón de coque en horno de arco eléctrico, dando lugar a la liberación de monóxido de carbono.
Fig. 1. Aspecto del silicio metalúrgico.
2.Obtención del silicio grado semiconductor (99,99%): uno de los procesos más utilizados para su obtención es la reducción con hidrógeno del triclorosilano obtenido a partir de la reacción del silicio grado metalúrgico con ácido clorhídrico, conocido como Método Siemens. Durante este proceso se libera cloro, cloruro de fósforo y de níquel.
Fig. 2. Barras silicio puro.
3.Fabricación de las celdas fotovoltaicas: en primer lugar se obtiene el lingote de silicio monocristalino (Método Czochralski), a partir del cual se cortan las obleas y pulen o decapan químicamente. Véase figura 2. Posteriormente, se les forma la unión PN, utilizando boro y fósforo, se les efectúa un tratamiento antirreflectante, y se realiza la metalización y sinterizado de las mismas. La metalización es utilizada para obtener una superficie de contacto electrica donde puedan fluir los electrones al circuito exterior.
Fig. 3. Obleas cortadas.
4.Armado del panel fotovoltaico: comienza con la interconexión eléctrica de las celdas, las que luego se encapsulan con etil vinil acetato (EVA) y ensamblan, colocando una cubierta de vidrio templado de bajo contenido de hierro en la cara que mira al sol, y en la cara posterior, una lámina plástica multicapa (Tedlar - Poliester) resistente a la acción mecánica, opaca y de color claro para reflejar la luz. Al conjunto ensamblado se le realiza un posterior laminado y curado para lograr la perfecta adhesión de los distintos componentes y obtener así una sola pieza. Finalmente, se enmarca con perfiles de aluminio anodizado provistos de las perforaciones necesarias para su montaje, y se colocan las conexiones eléctricas externas.
Fig. 4. Células solares típicas.
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Fig. 5. Panel solar.
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Fabricación del vidrio templado plano de bajo contenido de hierro.
El vidrio templado plano utilizado en el montaje de los paneles es de bajo contenido de hierro, lo cual le confiere una excelente captabilidad de los rayos ultravioleta e infrarrojos, resistencia a las altas temperaturas y capacidad de operar bajo condiciones climáticas extremas. El proceso de fabricación puede resumirse en las siguientes etapas:
Cribado: pesada y dosificación de las materias primas (carbonato de sodio, carbonato de calcio, carbonato de magnesio, agua y dióxido de silicio) que se reciben ya purificadas.
Secado: la mezcla se seca mediante el empleo de una corriente de aire seco.
Mezclado: las materias primas son homogeneizadas en una mezcladora cerrada.
Fusión: los componentes sólidos son llevados al estado vítreo dentro de hornos de cuba en los que se emplea como combustible gas natural.
Templado y estirado: el vidrio obtenido se enfría lentamente hasta la temperatura ambiente mediante un sistema de refrigeración con agua y ventilación. El estirado se hace en conjunto al templado, empleándose para ello un máquina de estiraje compuesta por rodillos por la que se desplaza la masa vítrea.
Recocido: las láminas son introducidas a un horno de recocido en la que se le aplica un nuevo salto térmico y posteriormente un brusco enfriamiento a fin de extraerle todas las tensiones superficiales. Este proceso dota al vidrio de una mayor tolerancia a los cambios de temperatura sin fracturarse.
Acabado: las láminas son pulidas con arena para el esmerilado grueso, y luego con materiales mas blandos como el óxido de selenio para el esmerilado fino.
Corte: esta operación se realiza en mesa provistas con herramientas diamantadas que marcan la superficie de corte sobre la que después se realiza un esfuerzo de tracción, consiguiendo que la fisura se propague en el espesor
