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Como funcionan las celdas solares fotovoltaicas

junio 23, 2022

Sistema fotovoltaico

Foto: Un «panel» solar de película fina de segunda generación. La película generadora de energía está hecha de silicio amorfo, fijada a un soporte de plástico fino, flexible y relativamente barato (el «sustrato»).

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La Administración de Información Energética de EE.UU.; en general, el precio del cambio a la energía solar se ha desplomado alrededor de un 90% en la última década, consolidando aún más el dominio de China en el mercado. Seis de los diez principales fabricantes de energía solar del mundo son ahora chinos; en 2016, alrededor de dos tercios de la nueva capacidad solar de Estados Unidos procedieron de China, Malasia y Corea del Sur.

Explicación de las células fotovoltaicas

Probablemente hayas visto paneles solares en los tejados de tu barrio, pero ¿sabes cómo funcionan realmente para generar electricidad? En este artículo, echaremos un vistazo a las células solares fotovoltaicas, o células solares, que son componentes electrónicos que generan electricidad cuando se exponen a los fotones, o partículas de luz; esta conversión se llama efecto fotovoltaico. En este artículo explicaremos cómo funcionan las células fotovoltaicas. En concreto, examinaremos la ciencia de las células solares de silicio, las células solares que componen la gran mayoría de los paneles solares.

Un panel solar está formado por seis componentes diferentes, pero podría decirse que el más importante es la célula fotovoltaica, que es la que realmente genera electricidad. La conversión de la luz solar, formada por partículas llamadas fotones, en energía eléctrica por parte de una célula solar se denomina «efecto fotovoltaico», de ahí que nos refiramos a las células solares como «fotovoltaicas», o PV para abreviar.

Las células solares fotovoltaicas generan electricidad absorbiendo la luz solar y utilizando esa energía luminosa para crear una corriente eléctrica. Hay muchas células fotovoltaicas dentro de un solo panel solar, y la corriente creada por todas las células juntas suma suficiente electricidad para ayudar a alimentar su hogar. Un panel estándar utilizado en una instalación residencial en el tejado tiene 60 células conectadas entre sí. Las instalaciones solares comerciales suelen utilizar paneles más grandes con 72 o más células fotovoltaicas.

Célula solar de perovskita

Las células solares fotovoltaicas (FV) generan electricidad absorbiendo la luz solar y utilizando esa energía luminosa para crear una corriente eléctrica. Hay muchas células fotovoltaicas dentro de un solo panel solar, y la corriente creada por todas las células juntas suma suficiente electricidad para ayudar a alimentar su escuela, hogar y negocios.

Al igual que las células de una batería, las células de un panel solar están diseñadas para generar electricidad, con la diferencia de que las células de una batería producen electricidad a partir de sustancias químicas y las células de un panel solar generan electricidad capturando la luz solar.

Cuando los fotones inciden en una célula solar, algunos se absorben y otros se reflejan. Cuando el material absorbe suficiente energía fotónica, los electrones del material de la célula solar se desprenden de sus átomos.

Los electrones migran a la superficie frontal de la célula solar, que está fabricada para ser más receptiva a los electrones libres. Cuando muchos electrones, cada uno con una carga negativa, se dirigen hacia la superficie frontal de la célula, el desequilibrio de carga resultante entre las superficies frontal y posterior de la célula crea un potencial de tensión como los terminales negativo y positivo de una batería. Cuando las dos superficies se conectan a través de una carga externa, la electricidad fluye.

Funcionamiento de los paneles solares

La fotovoltaica es la conversión directa de la luz en electricidad a nivel atómico. Algunos materiales presentan una propiedad conocida como efecto fotoeléctrico que hace que absorban fotones de luz y liberen electrones. Cuando estos electrones libres son capturados, se produce una corriente eléctrica que puede ser utilizada como electricidad.

El efecto fotoeléctrico fue observado por primera vez por un físico francés, Edmund Bequerel, en 1839, que descubrió que ciertos materiales producían pequeñas cantidades de corriente eléctrica cuando se exponían a la luz. En 1905, Albert Einstein describió la naturaleza de la luz y el efecto fotoeléctrico en el que se basa la tecnología fotovoltaica, por lo que posteriormente obtuvo el premio Nobel de Física. El primer módulo fotovoltaico fue construido por los Laboratorios Bell en 1954. Se presentó como una batería solar y no pasó de ser una curiosidad, ya que era demasiado caro para su uso generalizado. En la década de 1960, la industria espacial comenzó a hacer el primer uso serio de la tecnología para proporcionar energía a bordo de las naves espaciales. Gracias a los programas espaciales, la tecnología avanzó, se estableció su fiabilidad y el coste empezó a disminuir. Durante la crisis energética de los años setenta, la tecnología fotovoltaica fue reconocida como fuente de energía para aplicaciones no espaciales.

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