Panel solar

Unpanel solar, placa solaromódulo solares un dispositivo que capta la energía de laradiación solarpara su aprovechamiento. El término comprende a loscolectores solares, utilizados usualmente para producir agua caliente doméstica medianteenergía solar térmica, y a lospaneles fotovoltaicos, utilizados para generarelectricidadmedianteenergía solar fotovoltaica.​
Un calentador solar de agua usa la energía del sol para calentar un líquido, el cual transfiere el calor hacia un depósito acumulador de calor. Estos equipos pueden ser principalmente de dos tipos, los colectores solares, que son equipos donde el agua circula a través de ellos para su calentamiento, pero esta no es almacenada en el calentador solar. Muchas veces en estos sistemas se instala un tanque en el interior del hogar o industria para el almacenamiento del agua caliente. El otro tipo son los termo solares, también llamados calefones solares o termotanques solares. En estos equipos el agua también es almacenada para poder ser utilizada por ejemplo por la noche cuando no se dispone de la energía solar.​ Es una manera simple y efectiva de aprovechar la energía solar.
Lospaneles fotovoltaicos o placas fotovoltaicas, están formados por numerosas celdas que convierten laluzsolar enelectricidad. Las celdas a veces son llamadascélulas fotovoltaicas. Estas celdas dependen delefecto fotovoltaicoporque la energía lumínica produce cargas positiva y negativa en dos semiconductores próximos de diferente tipo, produciendo así un campo eléctrico capaz de generar una corriente.
Los materiales para celdas solares suelen sersilicio cristalinooarseniuro de galio. Los cristales de arseniuro de galio se fabrican especialmente para uso fotovoltaico, mientras que los cristales de silicio están disponibles en lingotes normalizados, más baratos, producidos principalmente para el consumo de la industriamicroelectrónica. El silicio policristalino tiene una menor eficacia de conversión, pero también menor coste.
Cuando se expone a luz solar directa, una celda de silicio de 6 cm de diámetro puede producir una corriente de alrededor 0,5Aa 0,5V(equivalente a un promedio de 90 W/m², en un campo de normalmente 50-150 W/m², dependiendo del brillo solar y la eficiencia de la celda). El arseniuro de galio es más eficaz que el silicio, pero también más costoso.
Las células desiliciomás empleadas en los paneles fotovoltaicos se puede dividir en tres subcategorías:
Los lingotes cristalinos se cortan 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— en 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 se construyen con estas celdas agrupadas en forma apropiada. Para protegerlos de daños, causados por radiación o por el manejo de estos, en la superficie frontal se los cubre con una cubierta de vidrio y se pegan sobre un sustrato —el cual puede ser un panel rígido o una manta blanda—. Se hacen conexiones eléctricas en serie-paralelo para fijar el voltaje total de salida. El pegamento y el sustrato deben ser conductores térmicos, ya que las celdas se calientan al absorber la energía infrarroja que no se convierte en electricidad. Debido a que el calentamiento de las celdas reduce la eficacia de operación es deseable minimizarlo. Los ensamblajes resultantes se llaman paneles solares.
Las estructuras para anclar los paneles solares son generalmente dealuminiocon tornillería deacero inoxidablepara asegurar una máxima ligereza y una mayor durabilidad en el tiempo. Las estructuras tienen medidas estándar para la superficie, orientación e inclinación —tanto en horizontal, como en vertical—.
La estructura suele estar compuesta deángulosde aluminio, carril de fijación, triángulo, tornillos de anclaje (triángulo-ángulo),tornillo allen(generalmente detuercacuadrada, para la fijación del módulo) ypinza zeta—para la fijación del módulo y cuyas dimensiones dependen del espesor del módulo—.​
Deben su aparición a laindustria aeroespacial, y se han convertido en el medio más fiable de suministrar energía eléctrica a unsatéliteo a unasondaen las órbitas interiores delSistema Solar, gracias a la mayor irradiación solar sin el impedimento de la atmósfera y a su altarelación potencia a peso.
En el ámbito terrestre, este tipo de energía se usa para alimentar innumerables aparatos autónomos, para abastecer refugios o casas aisladas de lared eléctricay para producirelectricidada gran escala a través de redes de distribución. Debido a la creciente demanda deenergías renovables, la fabricación de células solares e instalaciones fotovoltaicas ha avanzado considerablemente en los últimos años.​​
Entre los años 2001 y 2012 se produjo un crecimiento exponencial de la producción de energía fotovoltaica, duplicándose la cifra aproximadamente cada dos años.​ En el año 2020, según datos de laRed Eléctrica de España(REE) las renovables supusieron más de la mitad de la energía producida, en concreto un 54% de la producción total. Entre las renovables, la solar fotovoltaica produjo un 10,6% del total, una cifra que supone un récord respecto a años anteriores.
Se calcula que para el año 2030 se puede pasar de los actuales 13,4 GW de potencia instalada en España a los 39 GW.
Experimentalmente también han sido usados para dar energía avehículos solares, por ejemplo en elWorld Solar Challengea través deAustraliao laCarrera Solar AtacamaenAmérica. Muchos barcos​​ y vehículos terrestres los usan para cargar sus baterías de forma autónoma, lejos de la red eléctrica.
Programas de incentivos económicos, primero, y posteriormente sistemas deautoconsumo fotovoltaicoybalance netosinsubsidios, han apoyado la instalación de la fotovoltaica en un gran número de países, contribuyendo a evitar la emisión de una mayor cantidad degases de efecto invernadero.​
Los diez mayores productores mundiales de paneles fotovoltaicos (por producción enMW) en 2015 fueron:​
La potencia de un módulo solar se mide en Wp(Watt peak, vatio pico), o más concretamente, en sus respectivos múltiplos: kWpo MWp. Se trata de lapotencia eléctricagenerada en condiciones estándares para la incidencia de luz.
Históricamente,Estados Unidoslideró la instalación de energía fotovoltaica desde sus inicios hasta 1996, cuando su capacidad instalada alcanzaba los 77 MW, más que cualquier otro país hasta la fecha. En los años posteriores, fueron superados porJapón, que mantuvo el liderato hasta que a su vezAlemaniala sobrepasó en 2005, manteniendo el liderato desde entonces. A comienzos de 2016, Alemania se aproximaba a los 40 GW instalados.​ Sin embargo, por esas fechasChina, uno de los países donde la fotovoltaica está experimentando un crecimiento más vertiginoso superó a Alemania, convirtiéndose desde entonces en el mayor productor de energía fotovoltaica del mundo.​ Se espera que multiplique su potencia instalada actual hasta los 150 GW en 2020.​​​
A finales de 2015, se estimaba que hay instalados en todo el mundo cerca de 230GWde potencia fotovoltaica.​
En Europa y en el resto del mundo se han construido un gran número de centrales fotovoltaicas a gran escala.​ A finales de 2016, las plantas fotovoltaicas más grandes del mundo eran, por este orden:​
El coste de los paneles fotovoltaicos se ha reducido de forma constante desde que se fabricaron las primeras células solares comerciales​ y su coste medio de generación eléctrica ya es competitivo con las fuentes de energía convencionales en un creciente número de regiones geográficas, alcanzando laparidad de red.​​
Hasta 2005 el problema más importante con los paneles fotovoltaicos era el costo, que estaba bajando hasta 3 o 4 $/W. El precio delsiliciousado 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.
El coste de las células solares de silicio cristalino ha descendido desde 76,67 $/Wpen 1977 hasta aproximadamente 0,36 $/Wpen 2014.​​ Esta tendencia sigue la llamada «ley de Swanson», una predicción similar a la conocidaLey de Moore, que establece que los precios de los módulos solares descienden un 20 % cada vez que se duplica la capacidad de la industria fotovoltaica.​
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.​ Algunas empresas privadas​ y organizaciones sin fines de lucro, como por ejemploPV CYCLEen 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:
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.​​