Taller de Investigación II

1. ____INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CHIHUAHUA__
Ingeniería electromecánica
“IMPACTO AMBIENTAL DE LAS CELDAS FOTOVOLTAICAS”
Que para la acreditación de la materia de
Taller de investigación II
PRESENTA:
OSCAR ACOSTA GONZÁLEZ
USIEL GERARDO NEVAREZ VÁZQUEZ
CHIHUAHUA, CHIHUAHUA NOVIEMBRE 2018

2. 2
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN...........................................................................................................................6
CAPÍTULO 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ..............................................................7
1.1 Contexto ...............................................................................................................................7
1.2 Definición del problema de investigación........................................................................7
1.3 Hipótesis...............................................................................................................................7
1.4 Objetivos...............................................................................................................................8
1.4.1 Objetivos Generales ....................................................................................................8
1.4.2 Objetivos Particulares..................................................................................................8
1.5 Justificación..........................................................................................................................8
CAPÍTULO 2. MARCO TEÓRICO ..............................................................................................9
2.1 Celdas fotovoltaicas............................................................................................................9
2.2 Componentes de un panel solar.......................................................................................9
2.2.1 paneles fotovoltaicos ...................................................................................................9
2.2.2 Baterías....................................................................................................................... 10
2.2.3 Regulador de carga .................................................................................................. 10
2.2.4 Inversor ....................................................................................................................... 10
2.2.5 Cargas del sistema ................................................................................................... 10
2.3 Fuentes de energía alternativas .................................................................................... 12
2.4 Fuentes de energía convencionales ............................................................................. 13
2.4.1 Combustibles fósiles................................................................................................. 14
2.4.2 Combustibles nucleares ........................................................................................... 15
2.5 Procesos de fabricación de las celdas fotovoltaicas .................................................. 16
2.6 Definición de contaminación .......................................................................................... 18
2.6.1 Contaminación por las celdas fotovoltaicas.......................................................... 18

3. 3
2.7 Contaminante.................................................................................................................... 19
CAPÍTULO 3. METODOLOGÍA................................................................................................ 21
3.1 Métodos y técnicas .......................................................................................................... 21
3.1.1 Entrevistas.................................................................................................................. 21
3.1.2 Análisis de huellas .................................................................................................... 21
CAPÍTULO 4. RESULTADOS .................................................................................................. 23
4.1 Respuestas de entrevistas ............................................................................................. 23
CAPÍTULO 5. ANÁLISIS DE RESULTADOS ........................................................................ 27
5.1 Entrevistas......................................................................................................................... 27
5.2 Análisis de huellas ........................................................................................................... 27
5.3 Análisis general de la recolección de datos................................................................. 29
CAPÍTULO 7. CONCLUSIONES ............................................................................................. 30
BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................... 31
APÉNDICES................................................................................................................................ 35
APÉNDICE A. ENTREVISTA REALIZADA PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS .. 35

4. 4
LISTA DE FIGURAS
Página
Figura 1. Componentes de las celdas…………………………………………….…………10
Figura 2. Estructura de la celda Cis…………………………………………….……………16
Figura 3. Secuencia de oricieso de fabricación del Cis……………………………………18

5. 5
RESUMEN
En nuestros días, las celdas fotovoltaicas se han convertido en una fuente de
energía alternativa muy popular. Sin embargo, la información que se nos presenta no es
mostrada claramente ante nuestros ojos. Lo que se va a aprender al leer esta
investigación será precisamente eso, los detalles que no son presentados ante la
población en general, debido a esto se aplicaron diferentes técnicas de recolección de
datos.
El proyecto es sobre el impacto que tienen las celdas fotovoltaicas en el medio
ambiente, como se da ese impacto desde la extracción del material para su fabricación,
hasta la última etapa que es la instalación. Además, se proponen diferentes alternativas
para hacer cambios en este proceso.
Es muy interesante la información que se obtuvo, de igual manera las conclusiones
que se realizaron, pues no hay investigaciones previas con el mismo enfoque que aquí
se le dio, debido a que el factor “economía” frecuentemente no es tomado en cuenta.
PALABRAS CLAVE: Celdas fotovoltaicas, impacto ambiental, fabricación, economía
ABSTRACT
Nowadays, the photovoltaic cells have become a very popular alternative energy.
However, the actual information is not clear at all. The expected lesson to learn in this
document is precisely the details that are not presented, to all the people, for this reason,
different techniques of data collection were applied.
This project is about the environmental impact that the photovoltaic cells have, how
that impact is, from the extraction of the materials to build them, to the last stage which is
the installation. In addition, different alternatives are proposed to make changes in this
process.
The information that was gotten is so interesting, as well as the conclusions
because there aren´t previous investigations with the same approach, due to the
economic factor usually is not considered.
KEY WORDS: photovoltaic cells, environmental impact, manufacture, economy.

6. 6
INTRODUCCIÓN
Las celdas fotovoltaicas son dispositivos que convierten la energía solar en
energía eléctrica, ya sea directamente vía el efecto fotovoltaico, o ya sea de manera
indirecta, mediante la previa conversión de energía solar a calor o a energía química. La
manera más común en que se presentan las celdas fotovoltaicas se basa, como su
nombre lo indica, en el efecto fotovoltaico, en el cual la luz que incide sobre un dispositivo
semiconductor de dos capas produce una diferencia de potencial entre las capas.
Claramente el sol es un recurso de suma importancia e increíble de energía, el
cual permite la generación de electricidad sin contaminantes tóxicos o algún posible
efecto sobre el calentamiento global. Muchos expertos y no expertos (quienes
regularmente son las personas que las usan) sostienen que las celdas solares son la
forma más limpia para generar electricidad y pocos van tan lejos que les permite afirmar
que es la única forma sin efecto sobre el medio ambiente en todos. Sin embargo, la idea
que se señaló anteriormente es errónea, puesto que la energía solar tiene impactos
ambientales significativos y multidimensionales, durante la fase de construcción,
operación y clausura, solo que la mayoría de las personas solo mencionan las partes
positivas de ésta forma alternativa de generación de energía.
Se sabe que los principales impactos en el ambiente de la energía solar están
asociados con: El uso de la tierra, el uso del agua, el uso de los recursos naturales, el
uso de materiales peligrosos, las emisiones de calentamiento global de ciclo de vida, el
impacto visual y la tecnología que es utilizada en la instalación fotovoltaica tiene un efecto
de forma directa sobre el nivel de cada impacto ya mencionado.

7. 7
CAPITULO 1
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 Contexto
Siendo dos estudiantes del instituto tecnológico de chihuahua, institución de nivel
superior ubicada en ciudad Chihuahua, Chihuahua, comprometidos a la investigación
sobre el impacto de las celdas fotovoltaicas en el medio ambiente, teniendo en cuenta
que actualmente es muy popular escuchar información muy positiva sobre las energías
alternativas, y lo que escuchamos sobre la parte negativa de éstas es muy poco.
Se encontró fundamental este tema, sobre todo porque en el estado de Chihuahua
el uso de éstas es muy común, al ser muy rentable debido a la privilegiada ubicación
geográfica del país, la cual goza de grandes cantidades de hora sol en distintas regiones
de su extensión.
1.2 Definición del problema de investigación
La contaminación al usar fuentes de energía convencionales se ha convertido en
un tema muy preocupante en los últimos tiempos, pues la población aumenta
directamente proporcional a la demanda hacia el uso de energía para realizar sus
actividades diarias. Con esto, la investigación ha incrementado sobre cómo evitar esta
contaminación, y así, poder elegir distintos caminos en la obtención de energía.
Lo que se considerará en esta investigación será el impacto en el medio ambiente,
no de las fuentes de energía convencionales, si no del uso de las celdas fotovoltaicas,
para así poder analizar si en realidad vale la pena irnos por ese camino o seguir por el
anterior.
1.3 Hipótesis
Las celdas fotovoltaicas repercuten negativamente al medio ambiente, y, por lo
tanto, su uso no tiene tanto beneficio como los vendedores de éstas, las presentan.

8. 8
1.4 Objetivos
1.4.1 Objetivos Generales
• Analizar si en verdad las celdas fotovoltaicas son fuentes de energía alternativas
que dañan de manera despreciable al medio ambiente.
• Identificar los posibles impactos ambientales importantes que se producirán al
Medio Ambiente en la implementación de celdas fotovoltaicas.
• Reflexionar si estamos contaminando en menor cantidad con respecto a la
generación de energía eléctrica convencional.
• Proponer una solución para la problemática.
1.4.2 Objetivos Particulares
• Comparar las ventajas con las desventajas de usar estas celdas, y poder analizar
si en verdad vale la pena su uso.
• Recopilar información sobre los materiales de los que se hacen las celdas
fotovoltaicas.
• Generar información sobre el funcionamiento de las celdas fotovoltaicas para
realizar conclusiones sobre el mismo.
• Recolectar información mediante entrevistas.
1.5 Justificación
Se encontró fundamental este tema, sobre todo porque en el estado de Chihuahua
el uso de éstas es muy común, al ser muy rentable debido a la privilegiada ubicación
geográfica del país, la cual goza de grandes cantidades de hora sol en distintas regiones
de su extensión.

9. 9
CAPÍTULO 2
MARCO TEÓRICO
2.1 Celdas fotovoltaicas
Es un dispositivo electrónico que permite transformar la energía lumínica (fotones)
en energía eléctrica (flujo de electrones libres) mediante el efecto fotoeléctrico,
generando energía solar fotovoltaica. Compuesto de un material que presenta efecto
fotoeléctrico: absorben fotones de luz y emiten electrones. Cuando estos electrones libres
son capturados, el resultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada como
electricidad. (Roger, 2016).
Las celdas fotovoltaicas son elementos que producen electricidad al incidir la luz
sobre su superficie. La fuente de luz utilizada generalmente es el sol, considerando su
costo marginal nulo. Estas celdas también son conocidas como baterías solares, fotopilas
o generadores helios voltaicos. (Roger, 2016).
Una celda fotovoltaica tiene como función primordial convertir la energía captada
por el sol en electricidad a un nivel atómico; muchas de ellas cuentan con una propiedad
conocida como efecto fotoeléctrico lo cual hace que los fotones de luz sean absorbidos
para luego irradiar electrones; cuando dichos electrones libres son capturados el
resultado que obtenemos es una corriente eléctrica que luego, mediante su conversión,
es empleada como electricidad. (Roger, 2016).
2.2 Componentes de un panelsolar
Básicamente un sistema fotovoltaico autónomo está formado por los siguientes
componentes:
2.2.1 paneles fotovoltaicos
Transforman la energía lumínica del sol en energía eléctrica mediante las celdas
solares.

10. 10
2.2.2 Baterías
Para acumulación de la electricidad para su utilización posterior en momentos en
que no existe luz solar o periodos de escasez de la misma.
2.2.3 Regulador de carga
Protege a las baterías contra sobrecargas y controla las descargas.
2.2.4 Inversor
Es un elemento opcional que transforma DC en AC y que lo necesitaremos para
los aparatos que funcionan con corriente alterna y finalmente los aparatos a conectar o
cargas del sistema.
2.2.5 Cargas del sistema
Las cargas pueden ser en corriente continua DC o en corriente alterna AC. El
consumo de las cargas es una parte determinante del equipo ya que es el que nos
indicarán el dimensionado del sistema. (Sobrino, 2011).
Figura 1. Componentes de las celdas

11. 11
Las células fotovoltaicas son dispositivos que convierten energía solar en
electricidad, en un proceso en el que la luz que incide sobre un dispositivo semiconductor
de dos capas produciendo una diferencia del voltaje o del potencial entre las capas. Este
voltaje es capaz de conducir una corriente a través de un circuito externo de modo que
se pueda producir trabajo útil. (Sobrino, 2011).
Aunque las células fotovoltaicas eficientes han estado disponibles desde mediados
de los años 50, la investigación científica del efecto fotovoltaico comenzó en 1839,
cuando el científico francés, Henri Becquerel descubrió que una corriente eléctrica podría
ser producida haciendo brillar una luz sobre ciertas soluciones químicas. (Sobrino, 2011).
El efecto fue observado primero en un material sólido (el metal selenio) en 1877.
Este material fue utilizado durante muchos años para los fotómetros, que requerían de
cantidades muy pequeñas de energía. Una comprensión más profunda de los principios
científicos, fue provista por Albert Einstein en 1905 y Schottky en 1930, la cual fue
necesaria antes de que células fotovoltaicas eficientes pudieran ser confeccionadas. Una
célula fotovoltaica de silicio que convertía el 6% de la luz solar que incidía sobre ella en
electricidad fue desarrollada por Chapin, Pearson y Fuller en 1954, y esta es la clase de
célula que fue utilizada en usos especializados tales como satélites orbitales a partir de
1958. (Sobrino, 2011).
Las células fotovoltaicas de silicio disponibles comercialmente en la actualidad
tienen una eficiencia de conversión en electricidad de la luz solar que cae sobre ellas de
cerca del 18%, a una fracción del precio de hace treinta años. En la actualidad existen
una gran variedad de métodos para la producción práctica de células fotovoltaicas de
silicio (amorfas, monocristalinas o policristalinas), del mismo modo que para las células
fotovoltaicas hechas de otros materiales (seleniuro de cobre e indio, teluro de cadmio,
arseniuro de galio, etc.) Hay que mencionar también las investigaciones que se están
llevando a cabo hacia el uso de otros materiales semiconductores, como puede ser el
dióxido de titanio (TiO2), obteniéndose éste en procesos industriales a gran escala, y
actualmente orientado a otros usos, como pueden ser el de pigmento blanco para papel,
pinturas y dentríficos, resulta ser una materia prima muy interesante por su menor coste
de fabricación.

12. 12
Para resolver esta problemática, las investigaciones se dirigen a la obtención de
tintes sensibilizadores que mejoren la respuesta de este material en un espectro más
amplio de la radiación solar. Su eficiencia se encuentra sobre un 7%, lo cual es
aproximadamente un tercio de lo que pueden ofrecer las de silicio, pero su fabricación
puede ser mucho más económica y sencilla que éstas, siendo así más rentables (Sobrino,
2011).
2.3 Fuentes de energía alternativas
Una fuente de energía alternativa debe ser renovable y poder utilizase en lugar de
las fuentes energéticas que implican la quema de combustibles fósiles contaminantes,
con la ventaja de tener menor efecto contaminante. Se ven como una alternativa para
superar la crisis energética ocasionada por el agotamiento de los combustibles
tradicionales. Así como también para reducir los efectos ocasionados por el uso de las
energías convencionales actuales hoy día como: el petróleo, el carbón, etc. Éstos como
la contaminación, el aumento de los gases invernadero y la perforación de la capa de
ozono. La separación energía alternativa/convencional va más allá de una clasificación
de las fuentes de energía, representa las alternativas que tenemos como humanidad para
preservar la viabilidad sostener el desarrollo y el incremento poblacional en el mediano y
largo plazo, definirá el límite de crecimiento y da lugar al concepto de desarrollo
sustentable. (León, 2011).
Las energías de fuentes renovables contaminantes tienen el problema de que en
la combustión emiten dióxido de carbono, gas de efecto invernadero, y en ocasiones son
aún más contaminantes puesto que la combustión no es tan limpia, Se enlistan como
renovables porque pueden cultivarse los vegetales que las producen, renovándose con
cada cosecha. (León, 2011).
Se entiende por energía solar aquella que de forma directa o indirecta procede del
Sol. El Sol es una estrella con un diámetro medio de 1,39·109 m y una masa de 2·1030
kg, constituida por diversos elementos químicos en estado gaseoso, principalmente
hidrógeno y helio (Martín y Ramírez, 2017).

13. 13
En su interior se produce de forma espontánea y continua la fusión de núcleos de
hidrógeno para formar núcleos de helio. Debido a esta reacción de fusión nuclear se
genera una enorme cantidad de energía en forma de calor. Como consecuencia de la
elevada temperatura del Sol (de 8 a 40 millones de grados Kelvin en el interior del mismo
y alrededor de 6.000 K en la superficie), éste emite energía en forma de radiación
electromagnética. A la radiación electromagnética emitida por el Sol se la conoce con el
nombre de radiación solar y está constituida por un conjunto de ondas electromagnéticas
de distintas longitudes de onda, que constituyen el espectro de dicha radiación. Como
cualquier otra radiación del espectro electromagnético, la radiación solar puede ser
analizada atendiendo a su naturaleza ondulatoria o corpuscular. De acuerdo con el primer
aspecto, la radiación solar se comporta, en cuanto a su propagación, como una onda
electromagnética en el espacio libre, caracterizada por su longitud de onda (λ) y su
velocidad de propagación en dicho espacio, c = 2,99792458·108 m/s (Sears et al., 2006).
Esto quiere decir que la radiación solar viaja en línea recta apartándose del Sol a
la velocidad de la luz y que, si bien no hay pérdida de energía alguna en dicho espacio
libre, la intensidad de la radiación decrece inversamente al cuadrado de la distancia al
Sol. Es por ello que la Tierra intercepta tan sólo dos millonésimas partes de la energía
total emitida por el Sol (Guardado y Artigao, 2015).
2.4 Fuentes de energía convencionales
La energía convencional es aquella energía eléctrica generada a partir de fuentes
no renovables; es decir, que no pueden producirse o extraerse infinitamente de la
naturaleza. Además, las energías convencionales se pueden comercializar como fuentes
de suministro de energía eléctrica para suplir grandes demandas de potencia a nivel
mundial. (Torres, 2017).
Es importante destacar que el uso de los recursos convencionales es limitado, y
su uso indiscriminado ha inducido progresivamente la escasez de las materias primas
asociadas. La energía convencional puede ser suministrada mediante dos tipos de
combustibles: fósiles y nucleares. (Torres, 2017).

14. 14
2.4.1 Combustibles fósiles
Los combustibles fósiles son sustancias de alto contenido energético presentes en
la naturaleza de forma finita, como el carbón, el gas natural, el petróleo y sus derivados
(kerosene, diésel o gasolina, por ejemplo). (Torres, 2017).
2.4.1.1 Costos de los combustibles fósiles
La energía solar es un recurso renovable limitado sólo por la tasa de ingreso del
sol a la tierra. Los combustibles fósiles, por otra parte, son recursos del tipo almacenado
que se pueden explotar a un ritmo casi ilimitado. Sin embargo, a escala humana, los
combustibles fósiles no son renovables. Representan un depósito de energía planetaria
que podemos extraer a la velocidad que deseamos, pero que en su momento se agotará
sin renovarse. La Revolución Verde aprovechó este depósito de energía y lo utilizó para
aumentar la producción agrícola. El uso total de combustible fósil en Estados Unidos ha
aumentado en 20 veces en las últimas cuatro décadas. En EE.UU. consumimos 20 a 30
veces más energía de combustible fósil per cápita que la gente en los países en
desarrollo. La agricultura gasta directamente un 17% de toda la energía utilizada en este
país (Ibíd.). En 1990, utilizábamos aproximadamente 1.000 litros (6,41 barriles) de
petróleo para producir el alimento de una hectárea de tierra (David Pimentel y Marcia
Pimentel 1991).
Antes de la revolución industrial, virtualmente un 100% de las energías
endosomática y exosomática eran generadas por el sol. Los combustibles fósiles
representan ahora un 90% de la energía exosomática utilizada en Estados Unidos y otros
países desarrollados (Ibíd.). La ratio típica exo/endo de sociedades pre-industriales,
alimentadas por el sol es de cerca de 4 a 1. Y en Estados Unidos es más de 90 a 1 (Ibíd.).
La naturaleza del modo como utilizamos la energía endosomática también ha cambiado.
La mayor parte de la energía endosomática ya no es gastada para suministrar poder para
procesos económicos directos. Ahora, la mayor parte de la energía endosomática es
utilizada para generar el flujo de información que dirige el flujo de energía exosomática
que impulsa las máquinas. Considerando la ratio exo/endo 90/1 en Estados Unidos, cada
kcal de energía endosomática gastada en EE.UU. induce la circulación de 90 kcal de
energía exosomática. Por ejemplo, una pequeña máquina a gasolina puede convertir las

15. 15
38.000 kcal de un galón de gasolina en 8,8 KWh (kilovatios horas), lo que equivale a unas
3 semanas de trabajo de un ser humano (Ibíd.)
En su refinado estudio, Giampietro y Pimentel establecieron que 10 kcal de energía
exosomática son requeridas para producir 1 kcal de alimento entregado al consumidor
en el sistema alimentario de EE.UU. Esto incluye el embalaje y todos los gastos de
entrega, pero excluye la cocina doméstica (Ibíd.). El sistema alimentario de EE.UU.
consume diezveces más energía que la energía alimenticia que produce. Esta disparidad
es posibilitada por las existencias de combustibles fósiles no-renovables. Suponiendo
una cifra de 2.500 kcal per capita para la dieta diaria en Estados Unidos, la ratio 10/1 se
traduce en un costo de 35.000 kcal de energía exosomática per capita por día. Sin
embargo, considerando que el rendimiento promedio de una hora de trabajo
endosomático en EE.UU. es de cerca de 100.000 kcal de energía exosomática, el flujo
de energía exosomática requerido para suministrar la dieta diaria es logrado con sólo 20
minutos de trabajo en nuestro sistema actual. Desgraciadamente, si se elimina los
combustibles fósiles de la ecuación, la dieta diaria requerirá 111 horas de trabajo
endosomático per capita; es decir, la actual dieta diaria de EE.UU. requeriría casi tres
semanas de trabajo per capita para producirla. Hablando claro, a medida que la
producción de combustible fósil comienza a disminuir dentro del próximo decenio,
tendremos disponible menos energía para producir alimentos.
2.4.2 Combustibles nucleares
Los combustibles nucleares son materiales empleados para la generación de
energía nuclear, como combustibles para reactores nucleares de investigación u otros
similares a base de óxidos. (Torres, 2017).
Los combustibles nucleares son materiales que pueden ser “quemados” por fisión
o fusión nuclear para producir energía. La energía nuclear es aquella que se libera
mediante la división de los núcleos atómicos o forzando los núcleos de los átomos. El
concepto de “combustible nuclear” bien puede referirse al propio combustible o a objetos
físicos compuestos del material combustible, que se mezcla con otros materiales.
(Rodríguez, 2016).

16. 16
Para comprender esto, es importante entender qué son la fisión y la fusión. La
primera consiste en un proceso de desintegración radioactiva en el cual el núcleo de una
partícula se divide en núcleos más ligeros, lo que produce neutrones y fotones libres y
libera muchísima energía. La fusión, en términos claros, es una reacción nuclear en la
que dos o más núcleos atómicos chocan a rápidas velocidades y se unen, formando un
nuevo tipo de núcleo atómico. (Rodríguez, 2016).
Los principales combustibles nucleares son el uranio y el plutonio, que son metales
radioactivos. No se queman para liberar energía, sino que las reacciones de fisión y fusión
nuclear en los combustibles liberan energía térmica. (Rodríguez, 2016).
2.5 Procesosde fabricación de las celdas fotovoltaicas
La mayoría de los productos fotovoltaicos se diseñan para 12v o usos más altos,
pero el voltaje de la salida de una célula solar individual es típicamente cerca de 0.5
voltios. Las tecnologías basadas en Oblea acumulan el voltaje conectando las células
solares individuales en serie. En cambio, los circuitos CIS se fabrican monolítico. La
interconexión es lograda como parte de la secuencia de proceso para formar la célula
solar alternativamente depositando una capa en la estructura de la célula y modelando la
capa usando el láser o el trazador mecánico. (Barrera, Izquierdo, de Castro, López,
Fuentes, 2007).
Figura 2. Estructura de la celda CiS.

17. 17
La estructura de una célula solar CIS se muestra en la figura 2. El proceso
completo para formar las placas CIS del circuito, incluyendo la integración monolítica, se
muestra en el Figura 3. Este proceso comienza con el cristal ordinario, se limpia y una
capa de SiO2 barrera se deposita para controlar la difusión del sodio y para mejorar la
adherencia entre del molibdeno (MES) y el electrodo bajo CIS. El electrodo bajo del MES
se imprime sobre el substrato (sputter). Esto es seguida por el primer paso que modela
(designado “P1”) para crear en las placas el circuito integrado - laser que traza para cortar
un “camino” del aislamiento en el electrodo del MES. Los precursores del cobre, del galio
y del indio a la formación CIS son depositados por sputter. La deposición de los
precursores ocurre secuencialmente a partir de dos blancos en un sistema en línea de
sputter, primero de un blanco de la aleación del cobre-galio (17 at% Ga) y entonces de
un blanco puro del indio. La formación CIS es lograda calentándolos en H2SE y H2S para
formar el amortiguador CIS. Comenzando a temperatura ambiente, la temperatura del
horno se calienta hasta los 400ºC para el selenización vía H2El SE, y se calienta otra vez
alrededor de 500ºC para el sulfidación subsecuente vía H2S, seguido por un enfriamiento
por debajo de la temperatura ambiente. Esta deposición de los precursores del cobre y
del indio seguidos por la reacción para formar CIS se refiere a menudo como el proceso
de dos etapas. Una capa muy fina de sulfuro de cadmio (CdS) es depositada por la
deposición de baño químico (CBD). Esta capa se refiere a menudo como una capa del
“almacenador intermediario”. Un segundo paso que modela (P2) es realizado por el
trazador mecánico a través del amortiguador CIS al substrato del MES de tal modo que
forma una interconexión. Un contacto transparente es hecho por la deposición de vapor
químico (CVD) del óxido del cinc (ZnO).
Esta capa se refiere a menudo como una “capa de la ventana” u óxido conductor
transparente (TCO). Simultáneamente, ZnO se deposita en la parte expuesta del
substrato del MES en la interconexión vía y de tal modo conecta los electrodos del MES
y de ZnO de células adyacentes. Un tercer y final paso que modela (P3) es realizado por
el trazado mecánico a través del ZnO y del amortiguador CIS para aislar las células
adyacentes. (Barrera, Izquierdo, de Castro, López, Fuentes, 2007).

18. 18
2.6 Definición de contaminación
La contaminación es la presencia o incorporación al ambiente de sustancias o
elementos tóxicos que son perjudiciales para el hombre o los ecosistemas (seres vivos).
Existen diferentes tipos de contaminación, Los tipos de contaminación más importantes
son los que afectan a los recursos naturales básicos: el aire, los suelos y el agua. Algunas
de las alteraciones medioambientales más graves relacionadas con los fenómenos de
contaminación son los escapes radiactivos, el smog, el efecto invernadero, la lluvia ácida,
la destrucción de la capa de ozono, la eutrofización de las aguas o las mareas negras
Existen diferentes tipos de contaminación que dependen de determinados factores
y que afectan distintamente a cada ambiente. (Bermudez, 2005).
2.6.1 Contaminación por las celdas fotovoltaicas
Los paneles solares están hechos con muchos materiales peligrosos, incluyendo
muchos que son cancerígenos. La fabricación de paneles solares requiere de arsénico y
cadmio, de acuerdo con Union of Concerned Scientists. Además, los paneles solares
necesitan de una sustancia llamada polysilicio. Para fabricar una tonelada de polisilicio,
se producen cuatro toneladas de desechos líquidos. (Bonnot, 2018).
Figura 3. Secuencia de proceso de
fabricación del CiS.

19. 19
De acuerdo con "The Washington Post", si estos desechos se exponen al aire
húmedo, pueden transformarse en varios ácidos y gases venenosos. (Bonnot, 2018).
Como se aprecia no todo el mundo está de acuerdo a la hora de plantear las
ventajas y los inconvenientes de la producción de energía eléctrica mediante el uso
de placas solares. (Bonnot, 2018).
Ecosiglos menciona, resulta que el tiempo que toma compensar la energía usada
y los gases de efecto invernadero emitidos durante la producción de celdas y paneles
solares varía sustancialmente con la tecnología utilizada y la geografía. (Morgan, 2016).
Esa es la mala noticia. La buena es que la industria podría eliminar muchos de los
efectos secundarios perjudiciales que existen. De hecho, la presión para que lo haga es
creciente, en parte porque desde el 2008, la fabricaciónde paneles y celdas se ha movido
de Europa, Japón y Estados Unidos a China, Malasia, Filipinas y Taiwán; hoy en día cerca
de la mitad de estos se fabrican en China. (Morgan, 2016).
Sin embargo, aunque la trayectoria global de la industria es buena, los países que
hoy producen la mayor cantidad de paneles y celdas normalmente hacen el peor trabajo
para proteger al ambiente y a sus trabajadores. (Morgan, 2016).
2.7 Contaminante
Un contaminante es cualquier sustancia o forma de energía que puede provocar
algún daño o desequilibrio (irreversible o no) en un ecosistema, en el medio físico o en
un ser vivo. Es siempre una alteración negativa del estado natural del medio ambiente, y
generalmente, se genera como consecuencia de la actividad humana. (Bermúdez, 2005).
Para que exista contaminación, la sustancia contaminante deberá estar en
cantidad relativa suficiente como para provocar ese desequilibrio. Esta cantidad relativa
puede expresarse como la masa de la sustancia introducida en relación con la masa o el
volumen del medio receptor de la misma. Este cociente recibe el nombre de
concentración. (Bermúdez, 2005).

20. 20
Se entiende por contaminación la presencia en el aire, agua o suelo de sustancias
o formas de energía no deseables en concentraciones tales que puedan afectar al confort,
salud y bienestar de las personas, y al uso y disfrute de lo que ha sido contaminado. Esto
es, un medio o vector ambiental (aire, agua o suelo) estará contaminado si tiene algo
(sustancias materiales, energía en forma de ruido, calor...) que provoca efectos negativos
en él. Si ese algo no provoca efectos negativos, no se dirá que el medio está contaminado
y, por supuesto, ese algo no será nunca un contaminante. La contaminación del aire, la
del agua y la del suelo están muy relacionadas entre sí y no se pueden separar. Como
puede observarse en la figura 1, los contaminantes pasan fácilmente de un medio a otro,
lo que complica la solución a los problemas de contaminación. (Encinas, 2011).

21. 21
CAPÍTULO 3
METODOLOGÍA
3.1 Métodosy técnicas
Además de toda la información que fue recabada a través de investigaciones en
tesis, libros, páginas de internet, etc., fueron aplicados un par de métodos para recolectar
aún más.
Para seleccionar éstos métodos, se tuvo en consideración la información que
posiblemente se podía recabar en cada uno de ellos y se optó por dejar fuera las técnicas
cuyos resultados no sería productivos para la investigación.
El objetivo de los métodos de recolección de datos es analizar si lo que se encontró
en tesis y diversas páginas de internet, si corresponde al enfoque se le da en nuestra
zona de investigación.
3.1.1 Entrevistas
Se realizó una entrevista tres especialistas sobre el tema, que tenga un amplio
conocimiento acerca de las celdas fotovoltaicas y que nos puedan proporcionar
información útil para poder llegar a un resultado eficaz y confiable. De los cuales, dos son
conocedores en el aspecto comercial, y uno de ellos es un experto del tema.
. La manera en la que se llevó acabo esto fue mediante la organización de una
reunión con ellos en sus respectivos lugares de trabajo, durante ciertos días. Donde se
obtuvo la información precisa y relevante que interesa a la investigación, que se formuló
en seis preguntas, asimismo, se tratará de abrir puertas de interés entre los mismos
especialistas para así recibir la mayor información posible.
3.1.2 Análisis de huellas
Se echó en marcha este método de recolección de datos, el cual consiste en
buscar investigaciones previas ya realizadas sobre el mismo tema de investigación que
se esté tratando.

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En el caso que se está presentando, e hizo un análisis profundo en dos
investigaciones previas acerca del impacto ambiental en las celdas solares, para así tener
más información del tema y tener herramientas para dar una conclusión objetiva al final
del trabajo.
Las dos investigaciones seleccionadas fueron:
 El lado oscuro de los paneles solares, realizada por Laura Plitt.
 Energía solar fotovoltaica y medio ambiente, elaborada por Kimberly Hill de Allpe
ingeniería y medio ambiente S.L.

23. 23
CAPÍTULO 4
RESULTADOS
4.1 Respuestasde entrevistas
A continuación, se mostrará una idea general de lo que fueron las respuestas a la
entrevista realizada a los expertos del tema. El cuerpo de la entrevista puede verse en el
apartado de apéndices (apéndice A).
La primera y segunda entrevista se llevaron a cabo en corporativo soles, con
dirección en Calle 6ta No.2612 Col. Centro, cd Chihuahua, Chihuahua, con teléfono (614)
410 08 27. Ambas se les hicieron a trabajadores de dicha empresa.
La primera, se realizó el martes 16 de octubre de 2018 al Ing. Francisco
Armendáriz Delgado.
El ingeniero contestó que las celdas fotovoltaicas son una manera muy buena para
evitar la contaminación y sacarle provecho a los recursos naturales e inagotables,
además de ahorrar gastos de la energía eléctrica que se consume. Las celdas
fotovoltaicas no son buenas solamente para las empresas, si no, que también pueden
ser utilizadas en los hogares, aunque la ganancia se aprecia en una magnitud mayor
cuando son proyectos grandes, porque para visualizar la ganancia en hogares se
necesita un poco más de tiempo para ver dichos resultados.
Una de las tantas ventajas de las celdas fotovoltaicas es que no requiere mucho
mantenimiento, puesto que no tiene elementos mecánicos que produzcan desgaste o que
requieran aceites para su funcionamiento correcto, y, por lo tanto, mi postura respecto a
las celdas solares es firme y es que considero que deben ser utilizadas. Sin embargo,
soy consiente en que a la hora de la fabricación de las celdas solares hay algunas
repercusiones en el medio ambiente.
La contaminación de las celdas solares no repercute a la hora de su
funcionamiento, puesto que solamente requiere la instalación y el sol para que empiece
a trabajar, cuando repercute es a la hora de su fabricación, pero no se considera mucho.

24. 24
Una de las consideraciones del ingeniero Armendáriz fue que, debido al fácil uso
de las celdas, el ahorro que ellas proporcionan, el creciente mercado que hay en
Chihuahua y el poco mantenimiento que demandan, son una opción muy viable para
implementar principalmente en la industria. La contaminación que demanda no es
significativa en comparación de lo que te vas a ahorrar económicamente, en base a como
consumes electricidad actualmente.
La segunda entrevista, se realizó el jueves 25 de octubre de 2018 al Ing. Alejandro
Barraza Campos.
Para el ingeniero Barraza las celdas fotovoltaicas son una manera de generar
energía si contaminar tanto al medio ambiente, ya que comentó que estas son capaces
de ahorrar en un 60% el costo del uso de energía, pero que en ciertos casos si pueden
llegar a provocar daños al medio ambiente, pero que esto último no es muy común ya
que por eso tienen denominado el nombre de energías alternativas.
Además, mencionó que él piensa que las celdas solares ya no son una planeación
a futuro, sino que ya está en el presente, muchos de los nuevos edificios o casas que se
está haciendo ahorita ya tienen este tipo de alternativas.
Por lo general las celdas fotovoltaicas son edificaciones que se hacen de
materiales que no son nocivos para el medio ambiente y que por lo tanto no contaminan,
pero también dijo que había ciertos componentes que en cierta medida podían
contaminar al medio ambiente, que eran los que en su mayoría conformaban la
instalación de las celdas solares.
Recalcó que en la producción del panel solar se produce un gasto energético que
genera residuos, como partículas de NOx, SO2, CO2 etc. Esto se debe a que la energía
utilizada en la fabricación del panel solar tiene su origen en la mezcla de fuentes
energéticas convencionales del país de fabricación. Sin embargo, se puede afirmar que
la emisión de estas sustancias debida a la fabricación de paneles solares es reducida, en
comparación con la disminución en la emisión de sustancias de este tipo que supone la
producción de electricidad por medios fotovoltaicos.

25. 25
Para finalizar, expuso ciertas características de las celdas y dejó en claro que este
tipo de energía en un futuro va a ser indispensable para todos los países desarrollados y
que por lo tanto se tendrán que hacer regulaciones a nivel mundial dado que es de suma
importancia que todos los fabricantes tengan los mismos parámetros al momento de
fabricar una celda, pues en la actualidad no todas las empresas fabricantes de estos
elementos las siguen.
La tercera entrevista se realizó al Ing. Claudio González Tolentino, docente del
instituto tecnológico de Chihuahua, el viernes 9 de noviembre de 2018.
El ingeniero González Tolentino abrió el panorama a la investigación más científica
sobre las celdas fotovoltaicas y su lado negativo, puesto que la mayoría de las personas
que hablan del tema solo comentan aspectos positivos.
El docente del instituto tecnológico de Chihuahua ha leído infinidad de artículos
científicos bien documentados, inclusive mostró algunos en donde se comprobó que la
información que estaba proporcionando, era correcta y tenía una fuente confiable.
Además, ha escrito algunos textos acerca de esto, pero solamente para beneficio propio.
Algo que comentó el Ing. González es que en el proceso de producción de las
celdas fotovoltaicas se utilizan metales pesados, como pueden ser el cadmio y el plomo,
principalmente para las soldaduras que se implementan en la instalación de los paneles
solares. Y aunque regularmente se utiliza silicio, no en todos los casos ocurre, pues hay
veces en las que economizar se hace ideal y la calidad se puede sacrificar a cambio de
unos pesos extras. Aparte de los metales ya mencionados, se utilizan componentes
químicos que son tóxicos para la atmosfera e inclusive para la salud.
Las empresas que fabrican las celdas solares (incluyendo a todo el personal)
deben implementar medidas controladas en la fabricación por muchos aspectos. El
principal, es que los materiales que son utilizados en la instalación de las mismas no son
biodegradables, por lo tanto, de no tomarse medidas adecuadas, dentro de
aproximadamente 30 años de vida útil, todo se convertirá en basura contaminante. Si nos
imagináramos que cada casa en Chihuahua tuviera paneles solares para proveer energía
eléctrica, luego de 30 años, habría el doble de basura que existe en estos momentos.

26. 26
Y si extendemos lo anterior a todo el Estado de Chihuahua, y posteriormente a
toda la república mexicana, y finalmente se abarca todo el mundo, lo que estaríamos
generando es más y más basura, la cual afectará tremendamente al ambiente y nuestra
vida en el planeta tierra.
Adicional a lo anterior, el ingeniero dijo que regularmente lo que se habla de los
paneles solares es que a la hora de su funcionamiento no contaminan en lo absoluto,
pero es todo lo contrario. Al impactar los rayos del sol en las celdas fotovoltaicas, el
porcentaje que es utilizado para la generación de electricidad es solamente el 14% del
100%, entonces lo restante se regresa a la atmosfera y la dañan, contribuyendo a la
creación de los famosos agujeros negros, y en el efecto invernadero, puesto que estos
rayos además de dañar la capa atmosférica, una vez que entran ya no salen de ella, y se
quedan dentro de la atmósfera. Estos rayos que se reflejan en la superficie terrestre
provocan cáncer, que, de hecho, en algunos países las personas tienen que salir a las
calles cubriendo totalmente las partes del cuerpo y no exponer ninguna a los rayos
solares.

27. 27
CAPÍTULO 5
ANÁLISIS DE RESULTADOS
5.1 Entrevistas
Las entrevistas realizadas muestran puntos de vista diferentes, los cuales sirvieron
para dar una conclusión en base a información verídica.
Lo que el ingeniero González señaló, son datos con los cuales, en la vida cotidiana,
cuando escuchamos hablar de las celdas fotovoltaicas no se presentan, por lo que es
evidente que hay información de estos aparatos que no se ventila al público de forma
regular, por lo que la desinformación está presente.
Por el otro lado, los ingenieros entrevistados de corporativo soles, dieron na
explicación amplia sobre el funcionamiento de las celdas solares y mencionaron en
repetidas ocasiones las ventajas de las mismas. Las desventajas que expusieron
coincidían en lo que el experto Claudio González afirmó.
5.2 Análisis de huellas
Al analizar la investigación el lado oscuro de los paneles solares realizada por
Laura Plitt se llegó a las siguientes conclusiones:
La investigación de Laura Plitt hace una fuerte crítica a los paneles solares en
cuestión de la relación negativa que tienen con el reino animal (específicamente con
insectos acuáticos).
Los insectos acuáticos tienden a confundir la superficie de las celdas fotovoltaicas
con charcos de agua, lagos, ríos, etc. Entonces, a la hora que los insectos se dirigen al
supuesto “río” para reproducirse, a través del depósito de los huevos, se termina con una
infinidad de huevecillos sin oportunidad de desarrollarse y convertirse en insecto. Dichos
insectos son atraídos naturalmente por las celdas solares. El efecto que se trata de que
un organismo prefiere un hábitat con condiciones malas por un hábitat en buenas
condiciones se le denomina como trampa ecológica.

28. 28
Con esta investigación, se concluyó que, si bien es cierto, las celdas fotovoltaicas
son consideradas como uno de los inventos más efectivos para generar energía eléctrica
de manera renovable, se puede llegar a tener una pérdida de especies de animales, por
lo que, en un tiempo futuro, se podrán presentar perdidas más serias que podría
afectarnos a los seres humanos de una manera radical en nuestro día a día.
La otra investigación analizada fue Fabricación de paneles fotovoltaicos, cuya
autoría corresponde a Malú Barrera Traver, Lidia Pajares San Gregorio, Óscar Clemente
Izquierdo, Alfonso de Castro Calles, Vicente López Morte yFernando Fuentes Moragrega.
El señalamiento principal de la investigación es que el impacto ambiental más
importante en este tema es el relacionado con el proceso de fabricación de las celdas,
debido principalmente al uso de algunos materiales tóxicos y peligrosos tanto para el ser
humano como para el medio ambiente. Esto es algo de lo que se habla poco y que,
posiblemente si se hablara, las repercusiones económicas a los fabricantes tendrían un
serio impacto.
Otro dato interesante, es que, si bien es cierto, en las grandes industrias
certificadas un derrame de estas sustancias solo ocurre bajo situaciones accidentales,
en las industrias pequeñas que no cuentan con certificación, la manera en la que se
deshacen de las sustancias tóxicas no está basada en alguna norma oficial, por lo que el
desinterés por el cuidado del medio ambiente es nulo. Se insiste, que el impacto a la
salud pública de accidentes por derrame de líquidos en la producción de celdas solares
es igual de impactante en comparación de los que no se consideran como accidentes.
Además, la obtención de silicio de grado metalúrgico se requiere en inmensas
cantidades para la industria del acero, siendo solamente una pequeña proporción de este
material la dedicada a la fabricación de las obleas de silicio. La emisión de polvo de sílice
es uno de los inconvenientes de esta industria, la cual provoca enfermedades crónicas.
Finalmente, se indica que otro impacto ambiental de la energía fotovoltaica está
profundamente relacionado con las infraestructuras que son necesarias, pues las
ocupaciones de espacio por parte de los paneles solares no son integradas en la
arquitectura.

29. 29
5.3 Análisis generalde la recolecciónde datos
Es muy interesante como a base de técnicas bien planeadas se puede llegar a
proponer alternativas de solución para las celdas fotovoltaicas y su impacto ambiental.
Una de ellas, es el desarrollo de una batería para almacenar la energía producida
en los paneles, pues sabido es, que la energía que se genera por las celdas en un
momento determinado, debe ser utilizada instantáneamente, de tal manera que se puede
perder mucha energía cuando se está generando y no se está utilizando para nada. En
ese sentido, otro dato que soporta lo anterior, es que actualmente la eficiencia de los
paneles solares es muy baja, puesto que solo se aprovecha el 13% de los rayos del sol
que impactan de manera directa en las placas.
Otra alternativa propuesta es la creación de organismos reguladores en la
fabricación e instalación de celdas solares. Sin el cumplimiento de normas reguladoras,
no se garantiza calidad. Sin embargo, aparte de la calidad, un aspecto muy importante
que se debe de tomar en cuenta a la hora de la producción de las celdas fotovoltaicas es
el cuidado al medio ambiente.
Cuando el mercado de la producción de energía solar se disparó por primera vez
en China, se producía una gran cantidad de paneles, y en donde las regulaciones eran
muy informales y poco estrictas. No se contaba con organismos como tales para regular
cada paso que se seguía en la producción. Con el paso de los años, se siguió así, puesto
que el negocio iba muy bien. No necesitaban algún supervisor del cuidado del ambiente
si las ganancias de las empresas eran brutales. Desafortunadamente, no en Chihuahua,
pero alrededor del mundo, existen casos que siguen sin una fuerte regulación, lo que les
permite realizar el proceso de producción y de instalación a su conveniencia, sin importar
lo que ésta demande en cuestión ambiental.
Por ello, la razón de la propuesta que se expone es válida, se necesita urgente un
buen regulador, que implemente supervisiones desde la extracción del material utilizado,
fabricación, distribución e instalación de las celdas fotovoltaicas. Una supervisión de
manera objetiva, altamente estricta para todas las empresas encargadas de las
actividades mencionadas. Que en verdad garantice el cuidado del medio ambiente, a la
par con la calidad en la fabricación.

30. 30
CAPÍTULO 6
CONCLUSIONES
De acuerdo con la información recabada mediante fuentes de información escritos
y los instrumentos utilizados durante la investigación realizada se concluye que los
paneles solares serían mejores que los métodos actuales de generación de energía
eléctrica, pero para ello, se necesita hacer una serie de mejoras, las cuales se
propusieron previamente en el capítulo 5.
Otra conclusión a la que se llegó fue que, desde el punto de vista industrial o
comercial, pesa más lo económico que el cuidado del medio ambiente. Se notó de
sobremanera que al entrevistar a los ingenieros del corporativo soles, se reservaban
mucho al contestar preguntas sobre efectos del impacto ambiental de las celdas
fotovoltaicas, lo cual suena lógico, pues si hablan negativamente de ello, estarían
afectando a su propio negocio y beneficio personal. Lo que no es lógico, es la manera en
la que en general, los fabricantes de las celdas fotovoltaicas exponen su producto, porque
si lo van a hacer, lo deben se hacer de una manera adecuada, con información verificada
e una fuente confiable, y no andas con medias verdades.
Se tiene que mantener informada a la población sobre estas acciones y el
verdadero impacto que se tiene al utilizar las celdas fotovoltaicas. Seguramente en un
corto plazo las repercusiones ambientales no están a la vista de forma evidente, pero con
el paso de los años, si se sigue implementando en varias partes del país, y posteriormente
del mundo, las repercusiones generadas podrían ser muy fuertes, tanto para los animales
como para nosotros, los seres humanos.
En la actualidad, es impresionante que no se tome en cuenta el ambiente como el
primer factor de la lista de consideraciones, puesto que con tanta tecnología con la que
contamos, se podrían realizar muchas cosas de la mano con el avance tecnológico.
Finalmente, la hipótesis se cumplió en su totalidad y quedó demostrada de manera
documental.

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35. 35
APÉNDICES
APÉNDICE A. ENTREVISTAREALIZADA PARA LA RECOLECCIÓNDE
DATOS
Tecnológico Nacional de México
Instituto Tecnológico de Chihuahua
El equipo conformado por Oscar Acosta González y Usiel Gerardo Nevarez
Vázquez agradece el tiempo que ha concebido a dar respuesta a la siguiente entrevista
con fines de investigación. Es necesario resaltar que las opiniones emitidas serán de su
autoría.
1.- ¿Piensa que las celdas fotovoltaicas son una manera de contaminar menos?
2.- ¿Cuál es su postura respecto a las celdas fotovoltaicas?
3.- ¿Qué sabe usted sobre la contaminación de las celdas solares?
4.- ¿Cuál sería una alternativa para reducir la contaminación de las celdas?
5.- ¿Que tanto contamina una sola celda solar?
6.- ¿Piensa que sería mejor dejar a un lado las celdas solares y enfocarnos en otras
energías?