Panel solar

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Los paneles fotovoltaicos de este yate pueden cargar las pilas de 12 V hasta a 9 amperios bajo sol directo y lleno.

Un panel solar es un módulo que aprovecha la energía de la radiación solar. El término comprende a los colectores solares utilizados para producir agua caliente (usualmente doméstica) mediante energía solar térmica y a los paneles fotovoltaicos utilizados para generar electricidad mediante energía solar fotovoltaica.

Generación de agua caliente con una instalación de circuito cerrado.

Una lavandería en California, EE. UU., con paneles solares de agua caliente en sobre la cubierta.

Lámpara de alumbrado público mediante energía solar fotovoltaica.

Índice

Colector solar térmico

Artículos principales: Colector solar y Energía solar térmica.

Un calentador solar de agua usa la energía del Sol para calentar un líquido, el cual transfiere el calor hacia un compartimento de almacenado de calor. En una casa, por ejemplo, el agua caliente sanitaria puede ser calentada y almacenada en un depósito de agua caliente.
Los paneles tienen una placa receptora y tubos por los que circula líquido adheridos a ésta. El receptor (generalmente recubierto con una capa selectiva utilizado o almacenado). El líquido calentado es bombeado hacia un aparato intercambiador de energía (una bobina dentro del compartimento de almacenado o un aparato externo) donde deja el calor y luego circula de vuelta hacia el panel para ser recalentado. Esto provee una manera simple y efectiva de transferir y transformar la energía solar.

Energía solar fotovoltaica

Artículos principales: Panel fotovoltaico y Energía solar fotovoltaica.

Descripción de un panel solar

Los paneles fotovoltaicos: están formados por numerosas celdas que convierten la luz en electricidad. Las celdas a veces son llamadas células fotovoltaicas, del griego "fotos", luz. Estas celdas dependen del efecto fotovoltaico por el que la energía luminosa produce cargas positiva y negativa en dos semiconductores próximos de diferente tipo, produciendo así un campo eléctrico capaz de generar una corriente.
Silicio cristalino y arseniuro de galio son la elección típica de materiales para celdas solares. Los cristales de arseniuro de galio son creados especialmente para uso fotovoltaico, mientras que los cristales de Silicio están disponibles en lingotes estándar más baratos producidos principalmente para el consumo de la industria microelectrónica. El Silicio policristalino tiene una menor eficacia de conversión, pero también menor coste.
Cuando es expuesto a luz solar directa, una celda de silicio de 6 cm de diámetro puede producir una corriente de alrededor 0,5 amperios a 0,5 voltios (equivalente a un promedio de 90 W/m², en un rango de usualmente 50-150 W/m², dependiendo del brillo solar y la eficacia de la celda). El arseniuro de galio es más eficaz que el silicio, pero también más costoso.
Las células de silicio más comúnmente empleadas en los paneles fotovoltaicos se puede dividir en tres subcategorías:

Las células de silicio monocristalino están constituidas por un único cristal de silicio. Este tipo de células presenta un color azul oscuro uniforme.
Las células de silicio policristalino (también llamado multicristalino) están constituidas por un conjunto de cristales de silicio, lo que explica que su rendimiento sea algo inferior al de las células monocristalinas. Se caracterizan por un color azul más intenso.
Las células de silicio amorfo. Son menos eficientes que las células de silicio cristalino pero también menos costosas. Este tipo de células es, por ejemplo, el que se emplea en aplicaciones solares como relojes o calculadoras.

Los lingotes cristalinos son cortados en discos finos como una oblea, pulidos para eliminar posibles daños causados por el corte. Se introducen dopantes (impurezas añadidas para modificar las propiedades conductoras) dentro de las obleas, y se depositan conductores metálicos en cada superficie: una fina rejilla en el lado donde da la luz solar y usualmente una hoja plana en el otro. Los paneles solares son construidos con estas celdas cortadas en forma apropiada. Para protegerlos de daños en la superficie frontal causados por radiación o por el mismo manejo de éstos se los enlaza en una cubierta de vidrio y se cimentan sobre un sustrato (el cual puede ser un panel rígido o una manta blanda). Se realizan conexiones eléctricas en serie-paralelo para determinar el voltaje de salida total. La cimentación y el sustrato deben ser conductores térmicos, ya que las celdas se calientan al absorber la energía infrarroja que no es convertida en electricidad. Debido a que el calentamiento de las celdas reduce la eficacia de operación es deseable minimizarlo. Los ensamblajes resultantes son llamados paneles solares o grupos solares.

Uso de la energía solar fotovoltaica

Los paneles fotovoltaicos, además de producir energía que puede alimentar un red eléctrica terrestre, pueden emplearse en vehículos eléctricos y barcos solares. Lo mejor de estas técnicas se reúne en competiciones como la Solar Splash¹ o la Carrera Solar Atacama en América, o la Frisian Nuon Solar Challenge² en Europa.
El área de mayor crecimiento lo forman los sistemas conectados a la red pública (grid tied systems). En los Estados Unidos, con incentivos de los estados, compañías eléctricas y (en 2006 y 2007) del gobierno federal, el crecimiento continuará. Los programas de contadores conectados a red (medición neta) permiten a los usuario recibir una compensación por cualquier energía extra que incorpore a la red. La mayor parte de este sistema compra la energía al mismo precio de venta, aunque algunas compañías la compran a un precio cercano a 1/3 de lo que cobran. Como contraste, en Alemania se ha adoptado un sistema extremo de net-metering para incentivar el crecimiento del mercado de las energías renovables, de forma que se paga ocho veces lo que la compañía cobra. Este alto incentivo ha creado una enorme demanda de paneles solares en ese país.
Hoy en día se han desarrollado paneles solares adaptables a las fachadas de los edificios.³ Este tipo de panel puede cambiarse de forma, de posición y de color, integrándose completamente en las edificaciones, y ampliando su eficiencia energética.

Producción mundial de energía solar

Parque solar Lauingen Energy Park, de 25,7 MW en Bavarian Swabia, Alemania

Parque solar en Waldpolenz, Alemania

En la tabla a continuación se muestra el detalle de la potencia instalada por países en el resto del mundo a finales de 2011:

**Potencia total instalada (MWp) por país**⁴ ⁵
País	Total 2010	Total 2011⁶	Total 2012
Total mundial	39.778	69.684	~93.129
Unión Europea	29.328	51.360	~63.512
Alemania	17.320	24.875	32.509⁷
Italia	3.502	12.764	15.930⁸
Estados Unidos	2.519	4.383	8.683⁹
China	893	3.093	8.100¹⁰
Japón	3.617	4.914	6.900¹¹
España	3.892	4.214	4.381¹²
Francia	1.025	2.831	3.923¹³
Bélgica	803	2.018
República Checa	1.953	1.960
Australia	504	1.298
Reino Unido	72	1.014
Corea del Sur	662	754
Grecia	206	631	724¹⁴
Canadá	200	563
Eslovaquia	145	488
India	189	461
Suiza	111	216
Israel	66	196
Ucrania	3	190
Austria	103	176
Portugal	131	144
Bulgaria	18	133
Holanda	97	118
Taiwán	32	102
Eslovenia	36	90
Sudáfrica	40	41
México	30	40
Brasil	27	32
Luxemburgo	27	31
Suecia	10	19
Dinamarca	7,1	17
Malasia	15	15
Finlandia	9,6	11
Chipre	6,2	10
Noruega	9,2	9,2
Turquía	6,0	6,0

Grandes plantas de energía fotovoltaica

En Europa y en el resto del mundo se han construido un gran número de centrales fotovoltaicas a gran escala.¹⁵ En julio de 2012, las plantas fotovoltaicas más grandes del mundo eran, por este orden:¹⁵

Proyecto	País	Potencia
Agua Caliente Solar Project	Estados Unidos	247 MW
Charanka Solar Park	India	214 MW
Golmud Solar Park	China	200 MW
Perovo Solar Park	Ucrania	100 MW
Sarnia Photovoltaic Power Plant	Canadá	97 MW
Brandenburg-Briest Solarpark	Alemania	91 MW
Solarpark Finow Tower	Alemania	84.7 MW
Montalto di Castro Photovoltaic Power Station	Italia	84.2 MW
Eggebek Solar Park	Alemania	83.6 MW
Senftenberg Solarpark	Alemania	82 MW
Finsterwalde Solar Park	Alemania	80.7 MW
Okhotnykovo Solar Park	Ucrania	80 MW
Lopburi Solar Farm	Tailandia	73.16 MW
Rovigo Photovoltaic Power Plant	Italia	72 MW
Lieberose Photovoltaic Park	Alemania	71.8 MW

Coste de paneles solares fotovoltaicos

El coste de los paneles fotovoltaicos se ha reducido de forma constante desde que se fabricaron las primeras células solares comerciales¹⁶ y su coste medio de generación eléctrica ya es competitivo con las fuentes de energía convencionales en un creciente número de regiones geográficas, alcanzando la paridad de red.¹⁷ ¹⁸
Hasta 2005 el problema más importante con los paneles fotovoltaicos era el costo, que estaba bajando hasta 3 o 4 dólares por vatio. El precio del silicio usado para la mayor parte de los paneles tuvo una breve tendencia al alza en 2008, lo que hizo que los fabricantes comenzaran a utilizar otros materiales y paneles de silicio más delgados para bajar los costes de producción. Debido a economías de escala, los paneles solares se hacen menos costosos según se usen y fabriquen más. A medida que ha aumentado la producción, los precios han continuado bajando y todas las previsiones indican que lo seguirán haciendo en los próximos años.

Reciclaje de paneles fotovoltaicos

La mayor parte de los paneles fotovoltaicos puede ser tratada. Gracias a las innovaciones tecnológicas que se han desarrollado en los últimos años, se puede recuperar hasta el 95% de ciertos materiales semiconductores y el vidrio, así como grandes cantidades de metales ferrosos y no ferrosos utilizados en los módulos.¹⁹ Algunas empresas privadas²⁰ y organizaciones sin fines de lucro, como por ejemplo PV CYCLE en la Unión Europea, están actualmente trabajando en las operaciones de recogida y reciclaje de paneles al final de su vida útil.
Dos de las soluciones de reciclaje más comunes son:

Paneles de silicio: Los marcos de aluminio y las cajas de conexión son desmantelados manualmente al comienzo del proceso. El panel se tritura y las diferentes fracciones se separan - vidrio, plásticos y metales. Es posible recuperar más de 80% del peso entrante y, por ejemplo, el cristal mixto extraído es fácilmente aceptado por la industria de la espuma de vidrio el aislamiento. Este proceso puede ser realizado por los recicladores de vidrio plano ya que la morfología y composición de un panel fotovoltaico es similar al cristal plano utilizado en la industria de la construcción y del automóvil.
Paneles de otros materiales: Hoy en día contamos con tecnologías específicas para el reciclaje de paneles fotovoltaicos que no contienen silicio, alguna técnicas utilizan baños químicos para separar los diferentes materiales semiconductores. Para los paneles de teluro de cadmio, el proceso de reciclaje empieza por aplastar el módulo y, posteriormente, separar las diferentes partes. Este proceso de reciclaje está diseñado para recuperar hasta un 90% del vidrio y 95% de los materiales semiconductores.²¹ En los últimos años, algunas empresas privadas han puesto en marcha instalaciones de reciclaje a escala comercial.

Desde 2010 se celebra una conferencia anual en Europa que reúne a productores, recicladores e investigadores para debatir el futuro del reciclaje de módulos fotovoltaicos. En 2012 tuvo lugar en Madrid.²² ²³