COMO HACER UN PANEL FOTOVOLTAICO

 PANEL FOTOVOLTAICO

( el metodo te sorprendera)

Los paneles fotovoltaicos han incrementado nuestra atención en los últimos años, como tal tienen un gran potencial energético para una gran variedad de regiones en el mundo y parte de la esperanza para luchar contra el cambio climático.

Sabemos que aprovechan la energía del sol para transformarla en energía eléctrica, así como que son modulares y relativamente costosos y/o económicos dependiendo de la zona donde te encuentres.

pero quizá sea la primera vez que escuchas que podemos ensamblar uno con nuestras propias manos, y no, no hablo de la opción de crear las propias células con procesos químicos, cds, leds o diodos (es un tema hablar de la posible eficiencia que podrían producir), sino de aprovechar los recursos que nos brinda el mercado el día de hoy. Así pues como puedes intuir el día de hoy veremos la construcción de un panel fotovoltaico (lento).

El principio de construcción es bastante sencillo, tratándose de unir las celdas solares en serie como si de una cadena se tratara (esto con la finalidad de aumentar el voltaje, ya que como sospecharas el voltaje que proporciona una única celda es bajo,  tan bajo que no puede ser aprovechado directamente por ninguno de los dispositivos que empleamos día a día)

En este video veras un total de 3 versiones, de los cuales muy por encima de sus ventajas y desventajas te proporcionaran el conocimiento necesario para actuar por ti mismo y quien sabe si desarrollar el tuyo propio.

VERSION 1

Esta primera versión fue realizada procurando emplear materiales cercanos a mi entorno (nos encontrábamos en la pandemia del 2020). Para este tome como base un trozo de madera de 75x 130cm, celdas solares de 156 x 156 mm, algunas tiras de cobre (recuperadas de un transformador de alta frecuencia), silicona para vidrio, vinil transparente, algunos cables y por supuesto estaño y cautín.

La célula solar es similar a una pila, tiene la parte negativa en la zona coloreada de azul, mientras que la parte positiva se encuentra en la zona ploma de la misma. Sabido esto te será sencillo hacer las conexiones, ya que basta con conectar la parte positiva a la negativa sucesivamente de acuerdo a la produccion que deseas obtener, en esta primera versión la matriz empleada fue de 4x6 celdas solares con la idea de obtener un voltaje máximo de 12 voltios.

Las conexiones de celda a celda fueron realizadas con cuatro tiras de cobre, el estaño se adhiere con facilidad a las pistas blancas (conocidas como busbar), muy aparte de maximizar el área de contacto con la superficie positiva.

Cómo puedes apreciar en el video no tuve las dimensiones adecuadas de la base de madera por lo que coloqué dos trozos de madera al costado asegurándolos con tornillos y cola de carpintero (como si de una extensión de madera se tratara).

Para colocar las celdas fotovoltaicas en el panel o plancha de madera utilice silicona para vidrio, con la intención de emplear las células en otra oportunidad (montaje provisional), pero como veras más adelante, el proceso de extracción se complico en gran medida.

Se procede a soldar celda a celda tomando en consideración que cada vez que lleguemos al borde de la seccion de madera debemos continuar cableando hacia la siguiente columna (estas continuaciones las realice a través de cables de 20 awg por si te interesa el dato).

Finalmente cubrí el conjunto con vinil transparente, el cual para mi sorpresa cumplió su tarea muy bien, a pesar de la temperatura que llegaban alcanzar las celdas durante el día.

La desventaja de esta versión son las soldaduras, por ser solamente en los extremos, apertura la posibilidad a perdidas por resistencia, ya que las cintas tienen la finalidad de cubrir toda la superficie azul de la celda fotovoltaica.

Recomiendo no utilizar cinta transparente para cubrir el panel, ya que termina agrietándose y tornándose blanquecinas, así como bajando la eficiencia del panel al cabo de 2 semanas de exposicion.

VERSION 2

Equipado ahora si con materiales dedicados para esta aplicación me encamine a ensamblar un nuevo panel fotovoltaico, pero esta vez rescatando algunas células de la versión previa.

El rescate fue realizado empleando acetona en la unión madera y silicona, no estoy seguro si fue por este medio o simplemente el humedecimiento de la madera que debilito el agarre de la silicona a la madera.

De todos modos, pude rescatar un poco más de la mitad de las celdas solares, y es aquí donde quiero recordarte que estas celdas son frágiles a la tracción, flexión o compresión, por lo cual requieren mucha cautela. Esto quiza aún más agravado por el hecho de ser policristalinas (son de las que estuve utilizando en todas las versiones).

Esta versión fue realizada empleando como base una sección de vidrio de 1,48 x 0.68m y 3 mm de grosor, celdas solares de 156 x 156 mm, tap wire de 2 grosores distintos,  flux pen, silicona para vidrio, cable mellizo de 16 AWG y por supuesto estaño y cautín.

La potencia estimada de producción para esta version fue un poco más de 75w con voltaje máximo de 19 volts y una corriente de cortocircuito cercana a los 4A, (La corriente Max obtenida está por debajo de la colocada en el datasheet del fabricante).

Como la intención de este panel era proporcionar 12v, la cifra recomendada del voltaje máximo debía encontrarse ente los 15 y 19V, por ello la matriz empleada fue de 4x9 celdas.

El proceso de ensamblaje es bastante similar al anterior, solo que las celdas solares fueron colocadas boca abajo. Para las uniones es mejor cubrir todos los "bus bar" por delante y por detrás, distribuyendo la distancia del tap wire acorde a la distancia de tus celdas, las longitudes que yo utilice fueron de 4 unidades (En la tecnología moderna de diseño de celdas solares, hay 3 tipos principales de barras colectoras: 3BB, 4BB y 5BB) de 30 cm por cada dos celdas pues como recordaras mis celdas fueron de 156x156mm.

Las celdas que utilice al igual que en la versión 1 son policristalinas (4 Bus Bar) lo que en español significa que esta celda tiene 4 conectores positivos que se encuentran situados en la parte inferior de la celda y su lado negativo que se encuentra en la parte posterior de la misma.

Lo primero que realice fue unir cada una de las cuatro columnas por separado en un sistema que consiste de dos topes y 2 líneas como orientación para establecer la distancia de 5mm de separación de celda a celda.

Para unir las 36 celdas, las soldaremos utilizando un cable plano especial que ya viene con estaño y cuyo nombre es Tab Wire. Para ello procedo a trazar las líneas del bus bar con la ayuda de flux liquido de parte del flux pen y una a una voy soldando los tab wire hacia los bus bar.

Concluido ello procedí a limpiar la superficie del vidrio y distribuir las cuatro columnas de celdas en el mismo, procurando mantener una distancia de separación de 5mm entre columna a columna, con unos márgenes bastante amplios para poder colocar el conjunto en una estructura de soporte.

Asegure el conjunto momentáneamente con cinta blanca (maskintape) y procedí a dejar pequeños trozos de silicona en los extremos de cada celda, una vez terminado de secar inicie mis primeras pruebas de las cuales pude obtener resultados bastante interesantes, llegando a obtener 21 volts y 3,5 amperes, puedes ver que a pesar del tamaño del panel no alcanza los 75w planteados y mucho menos los 100w que tendría alguno comercial de dimesiones similares, es por ello que este puede ser tu punto de inflexión entre comprarlo o realizarlo por ti mismo.

Estas deficiencias se deben principalmente a la ruptura o agrietamiento de algunas celdas, asi como que las condiciones planteadas por el datasheet son de laboratorio.

Finalmente queda colocar el conjunto en la estructura para protegerlo contra la intemperie para lo cual utilice un canal de aluminio que doble en 4 trozos deacuerdo a las dimensiones de mi panel. Para cubrir el conjunto podrías utilizar una plancha de acero inoxidable como en este caso o de algún otro material.

A pesar de estar cerca de finalizarlo, el traslado para colocarlo en la estructura me costo la ruptura del mismo, por ello recomiendo emplear este procedimiento de esta version para paneles con dimensiones reducidas dado que te puede ocurrir lo mismo si trabajas solo como yo ☹.

 

VERSION 3

De todos modos, este traspié me llevo a la versión 3, el vidrio se rompió cerca de la mitad por lo cual pude aprovechar gran parte del material (alrededor de 4x5 celdas).

Dado que ya casi todo se encontraba listo, solo me hacía falta reemplazar unas cuantas celdas, distribuir el cableado con el tap wire, sellar y bordearlo con una nueva estructura de aluminio.

Es aquí donde rescato la importancia de esta versión, ya que gracias a los canales de aluminio más delgados que utilice, pude obtener un grosor aceptable que mejora sus capacidades de manibrabilidad.

Para obtener la salida de cables (uno positivo y otro negativo) utilice un cable mellizo de 16 AWG, que conecte directamente a cada uno de los 2 tab wire de mayor grosor. Recuerda que las conexiones de las celdas fueron realizadas en secuencia, por lo tanto, la conexión esperada que tendrias que realizar se encuentra en la parte inicial y final de la misma.

Realizado el reordenamiento, mi panel ya estaba operativo, sin embargo ahora venia una parte muy importante que fue encapsular el panel solar. Yo utilice un trozo de Tecnopor con la ayuda de la silicona empleada anteriormente para cubrirlo (es lo que tenía a la mano) sin duda algo no recomendable, dado que es un aislante térmico y puede favorecer al incremento de la temperatura de las celdas. 

Se puede utilizar resina expoxi, de preferencia con filtro UV para encapsular de mejor forma el sistema, pero tengo mis dudas, ya que la dilatación y la temperatura que alcanzan las celdas son elevadas (cercanas a 70°C).

Es recomendable emplear diodos para proteger nuestro panel solar, son importantes principalmente cuando uno va a conectar 2 o mas paneles, pues evita quemar el panel en caso de alguna mala conexión, o en caso de que haya sombra en alguna de las celdas, debido a que la sombra generará resistencia en las celdas que no les este llegando el sol.

Creo que lo importante está en el tiempo invertido , ya que de ello dependerá en gran medida la calidad de tu panel. Te recomiendo trabajar solo en una cosa a la vez, y para avanzar mas rápido lo mas recomendable es que tu objetivo principal sea soldar las 36 celdas con los cables tab wire, y una vez que hayas soldado las mismas por la parte superior, recién te enfoques en armar las series de celdas para soldar por la parte inferior.

Tocar las celdas con la mano o humedecerlas no es adecuado ya que con el tiempo se generan manchas y con ello perdidas de rendimiento, asimismo es importante que pruebes el voltaje para asegurarnos que no haya ningún error y todas las soldaduras estén funcionando.

No tuve problemas con la temperatura del Cautín, no creo que sea el inicio de alguna grieta, es presferible utilizar una punta plana ya que facilita en gran medida la unión del tab wire al bus bar, asimismo te puedo aconsejar de no colocar demasiada pasta para soldar (la común), esto impide que el estaño se una con facilidad a los busbar (en el caso del flux pen no me trajo problemas).

¿Que te parecio el video?, déjame tus comentarios en la parte inferior, tengo una gran cantidad de piezas rotas que pienso reutilizar para alguna otra aplicación, si deseas conocer el método no dudes en suscribirte darle like, compartir para continuar con mas videos... hasta otra oportunidad!