GUIA PARA CONSTRUIR PANELES SOLARES Técnica de 2 Vidrios Por SolarMexPower
Nota: Considere que existen varias técnicas para fabricar Paneles Solares: como Encapsulado, 2 Vidrios, Tabla y Vidrio, etc. Esta guía solo considera la Técnica de 2 Vidrios. Materiales: A continuación enumeramos los materiales necesarios para construir paneles solares de 60 watts. Para lograr esta configuración en un panel solar es necesario conectar las celdas solares en serie para que los voltajes de todas las celdas se sumen. La información de cómo hacer estas conexiones viene detallada más abajo. Kit de 36 celdas solares de 6 x 3 pulgadas y 1.65 watts cada una para cada panel. El kit debe incluir líquido para soldar (Rosin flux pen) y cinta metálica de 2 calibres para soldar celdas solares en serie (tab wire and bus wire). 2 cristales de 70 centímetros x 85 centímetros 6 o 4 milímetros de grosor por cada panel. Asegúrate que los cristales estén cortados con precisión, que no haya fisuras en los bordes ya que estas tienden a romper el cristal cuando el cristal se calienta bajo el efecto de la radiación solar. Checa que los bordes de los cristales no estén afilados. Esto se consigue pasando una lija por los bordes para eliminar el filo. Frame de aluminio "económico", con cortes de 45 grados de la siguiente manera por cada panel: 2 piezas de 85.5 cm y 2 piezas de 70.5 cm. Una regla T grande de 40 o más pulgadas ( más de un metro de longitud). Esta se utilizara para marcar líneas en el cristal de base en donde se colocaran las celdas solares. Un marcador de punta gruesa para pizarrón que no sea indeleble. Tijeras medianas metálicas afiladas y de buena calidad. Taladro con broca para perforar metal de 1/8 de pulgada de diámetro. Soldadura de 40% estaño y 60% plomo en carrete para conexiones eléctricas. Cautín de 30 watts o mayor wattaje con temperatura ajustable (es muy recomendable utilizar una punta parecida a un desarmador plano, no es recomendable utilizar punta afilada ya que es más difícil el proceso.).ojo No se debe utilizar cautín tipo pistola. Tubos de silicón transparente con aplicador (1 tubo de 300 mililitros por panel) Rollo de cinta adhesiva laminar de aluminio scotch # 3311 con adherente en un lado.
Desarmador largo y delgado para sostener en su posición la cinta metálica al soldar. Cable de calibre mínimo de 16 AWG de dos hilos, que pueda soportar corriente mayor de 20 amperios, se recomienda que sea de uso rudo. Importante antes de Empezar En caso de que las celdas no vengan soldadas por la cara azul se requiere primero soldar el cable plano mediante la aplicación de rosin flux a lo largo de la raya blanca de la celda en la cara azul y se suelda el cable plano (15cm de longitud) a cada lado sobre la línea blanca de la celda. Si la celdas vienen pre soldadas con cables cortados, es necesario colocar una extensión de 7.5cm para permitir la conexión en serie entre las celdas, solo hay que soldar las puntas para colocar la extensión. Las celdas deben quedar como se muestra en la foto:
Cada panel lo conforman dos cristales, uno que servirá de fondo y otro que protegerá la cara superior de las celdas solares. En el cristal de fondo se pegaran con silicón las celdas solares ya soldadas en serie, formando 4 líneas verticales de 9 celdas solares cada línea. Para esto antes hay que marcar el cristal de fondo con el marcador de la siguiente manera: Imagen 1 Imagen2 Imagen 3 Imagen 4 Los "márgenes" del cristal de fondo es de 4.25 centímetros. Después de delinear el margen, necesitaremos dibujar 4 columnas verticales en el interior de 15 centímetros de ancho cada una y con una separación de 0.5 centímetros. Anexo archivo con la configuración. Arreglo para acomodar los paneles.xls
Después de marcar el cristal lo colocaremos aparte en un sitio seguro pues ahora necesitaremos espacio sobre nuestra mesa de trabajo para soldar la primera de cuatro hileras de 9 celdas solares cada hilera. Como medida de seguridad, debes llevar puestos lentes protectores para evitar que el humo de soldadura y hasta pequeñas partículas muy calientes de la misma dañen tus ojos. También tu área de trabajo debe estar muy bien ventilada. A la primera celda de la hilera debemos soldar en sus 6 polos positivos (reverso de la celda) dos tramos de alambre de bajo calibre (tab wir e) como se muestra en las imagenes 4, 5 y 6. No olvidemos poner primero liquido para soldar (flux) en los 6 cuadrados de los polos positivos, de lo contrario la soldadura no va a funcionar.
Imagen 5 Imagen 6. Polos positivos después de soldar. En la figura 5 se observa como los dos cables de la cara azul de la celda que se encuentra boca abajo (polos negativos) salen en el lado izquierdo de la imagen. Estos cables ya vienen presoldados y no es necesario reforzarlos con soldadura a menos que vengan casi sueltos como se muestra en la imagen 7 y 8. Imagen 7. Polo negativo presoldado con el cable casi suelto.
Imagen 8. Polo negativo soldado nuevamente. Ya que tenemos lista la primera celda de la hilera, procedemos a soldar la segunda celda solar, uniendo los cables presoldados que salen de la cara azul de la celda (polos negativos), a los 6 polos positivos de la segunda celda, como se muestra en la imagen 9. Imagen 9. Soldando 1a y 2a celda. Este mismo proceso se repite hasta completar toda la hilera de 9 celdas solares (ver imagen 10). Debemos tener mucho cuidado al manipular las celdas pues estas son muy frágiles con consistencia cristalina. De preferencia debes trabajar sobre una superficie lisa, dura y resistente al calor, pues la temperatura del cautín puede quemar superficies como la madera o el plástico.
Imagen 10. Primera hilera de 9 celdas completada. Ahora colocaremos la primera hilera ya terminada en el área correspondiente a la columna de la derecha sobre el cristal de fondo, pero antes será necesario poner una pequeña porción de silicón en el reverso de cada celda (área gris) como aparece en la imagen 11. Imagen 11. Silicón en el reverso de las celdas solares. Con mucho cuidado levantamos la hilera tomándola por el extremo de la celda número 9 y colocamos la hilera sobre el cristal de modo que la celda 9 cuyas terminales sobresalientes son las negativas, quede colocada en la parte superior del cristal, según se muestra en la imagen 12. Los polos positivos sobresalientes de la celda 1 quedaran así colocados en la parte inferior del cristal.
Imagen 12. Colocación de la primera hilera de celdas sobre el cristal de fondo.
Cuando la hilera de celdas solares este en posición, presiona suavemente sobre ellas como se indica en la imagen 15 para que el silicón del reverso de las celdas se adhiera al cristal de fondo. Recuerda que las celdas solares son muy frágiles. Demasiada presion sobre ellas seguramente las romperá. Imagen 15. Hay que presionar suavemente sobre las celdas recien colocadas.
Para las columnas restantes del panel solar debemos repetir el proceso de armado de 3 hileras de 9 celdas solares. Para conectar las 36 celdas en serie, es necesario alternar la orientación de las hileras sobre el fondo del panel solar como se muestra en el siguiente dibujo. Ya que tenemos las cuatro hileras de celdas solares colocadas en su lugar, procedemos a soldarlas entre si con cable de calibre grueso (bus bar). Primero, con las tijeras cortamos la longitud adecuada para lograr uniones como se muestra en el dibujo a continuación. Ver tambien imagenes 16 a 21.
Imagen 16 y 17. Cortando el bus bar para unir hileras de celdas solares. Imagen 18 a 21. Soldando el bus wire con las hileras de celdas solares. Imagen 19. Imagen 20 Imagen 21.
Ahora procederemos a conectar los polos negativo y positivo del panel solar al cable de calibre 16. Ver detalles en imágenes 22 a 24. Importante: Antes de soldar el cable a los polos del panel solar, es necesario pasar cada hilo del cable a través de los dos orificios previamente perforados en el frame de aluminio del lado superior del panel como se aprecia en las imágenes 23, 25 y 30. Esto es debido a que los hilos del cable normalmente vienen cubiertos con una capa de hule que resiste a la intemperie y hay que quitar una parte de este recubrimiento en un extremo del cable usando un cutter para poder pasar los hilos del cable a través de los orificios del frame de aluminio.
Imagen 22. Polos negativos del panel soldados al cable calibre 16. Imagen 23. Ambos polos del paneles solar soldados al cable 16. Imagen 24, Cinta de aluminio para fijar el cable del panel solar.
Nota: la colocación del Diodo es algo opcional ya que si se utiliza controlador de carga estos ya tienen la protección de reverso de corriente. La colocación del diodo se realiza como se muestra en la imagen. Positivo del diodo hacia el panel Solar y Negativo del Diodo hacia la Batería o Controlador de Carga.
Ya que tenemos los hilos del cable soldados al panel solar, procedemos a colocar silicón transparente en toda la orilla del cristal inferior del panel solar como se ve en la imagen 25. Debemos tener cuidado de agregar el silicón necesario a la superficie del cristal, calculando que el silicón agregado sea del mismo grueso de los hilos del cable para que podamos hacer un sellado completo. Imagen 25. Colocación de silicón en al orilla de la base del panel solar.
Con mucho cuidado colocamos el cristal superior del panel sobre las celdas solares en el cristal inferior de modo que queden alineados los 2 cristales (imagen 26). Suavemente presionamos las orillas del cristal superior para que el silicón haga contacto uniforme.
Imagen 26. Colocación del cristal superior del panel solar. Nota: se recomienda utilizar lágrimas de silicón como separador de los vidrios, para lograr una separación uniforme, se puede colocar una en cada esquina. Inmediatamente después colocaremos los frames de aluminio blanco previamente cortados en ángulo de 45 grados de forma que protejan los bordes del panel solar. Imágenes 27 y 28. Para mantener los frames en su posición es necesario aplicar silicón en sus bordes superior e inferior como se muestra en la imagen 28, 32 y 33. Primero aplicar en el borde superior como se ve en la imagen 27. Dejamos secar 12 horas antes de rotar el panel para aplicar en el borde inferior del frame de aluminio.
Imagen 30. La salida del cable debe estar sellada con silicón. Imagen 31. Vuelta a unir la protección del cable con silicón.
Imagen 32 y 33. Aplicación de silicón en ambos bordes de los frames de aluminio.
Debemos revisar cuidadosamente que el panel sea impermeable antes de comenzar a utilizarlo, ya que el agua y la humedad dañan las celdas solares y el cable de cobre. Para probar el funcionamiento del panel solar, hay que colocarlo lo más posible en ángulo de 90 grados respecto a los rayos solares. Con un multimetro conectado al extremo opuesto del panel solar (imagen 34) medimos el amperaje y voltaje. Un panel solar bien construido nos proporcionara una potencia de 60 watts promedio. El wattaje se obtiene multiplicando el amperaje por el voltaje. Ver imágenes 35, 36 y 37. Imagen 34. Extremo opuesto del cable del panel solar. Imagen 34. Extremo opuesto del cable del panel solar.
Imagen 36. Amperaje del panel: 3.08 amps. Imagen 37. Voltaje del panel: 19.54 volts. Conexión de paneles solares en paralelo Un solo panel solar no nos sirve de mucho para proveer a una casa de energía eléctrica. Por tanto, es necesario armar más paneles y conectarlos en paralelo aumentando así el amperaje y el wataje total del sistema de energía solar. El voltaje total del sistema permanecerá igual, entre los 15 watts. La intención de conectar los paneles en paralelo es porque los inversores solares que se conectan entre los paneles y la red eléctrica vienen por seguridad configurados de fábrica para manejar bajos voltajes.
En el dibujo de arriba se muestra un pequeño sistema de energía solar compuesto por 4 paneles solares de 60 watts cada uno conectados en paralelo a una caja de conexiones. El wattaje máximo total de este sistema será de 240 watts que se obtienen de multiplicar 60 wats de cada panel x 4. En términos de corriente y voltaje, el wattjae
se obtiene de la siguiente manera: 4 amperes máximo por panel x 4 (conectados en paralelo) = 16 amperes x 15 watts promedio por panel = 240 watts. La caja de conexiones junto con las barras para anclar los cables de los paneles solares los puedes conseguir en una tienda de materiales eléctricos de tu localidad. Puede ser necesario cortar la barra de tierra con una segueta para adaptarla al tamaño de la caja de conexiones. Finalmente, de la caja de conexiones requeriremos sacar un cable calibre 8 AWG hacia un inversor de 250 watts para interconexión a la red eléctrica. Estos inversores solares pueden conectarse directamente a cualquier toma de corriente en el interior de tu casa o negocio. Si requieres más de 250 watts de energía eléctrica para tu casa, puedes armar varios pequeños sistemas de energía solar como este hasta completar el total necesario de acuerdo a tu consumo mensual de energía eléctrica. La ventaja de tener varios sistemas de energía eléctrica en lugar de uno solo es que en caso de fallar un componente esto solo afectara a un sistema en particular y no a todo un gran sistema.