Ejemplo de efecto fotovoltaico
El efecto fotovoltaico, de naturaleza muy similar al efecto fotoeléctrico, es el fenómeno físico responsable de la creación de una diferencia de potencial eléctrico (tensión) en un material cuando se expone a la luz. El efecto fotovoltaico en los semiconductores permite utilizar las células solares como dispositivos generadores de corriente. Mientras que el efecto fotoeléctrico implica que los fotones de la luz sacan los electrones de un material por completo, el efecto fotovoltaico implica que los fotones de una fuente de luz sacan los electrones sólo de sus orbitales atómicos, pero los mantienen en el material; esto les permite fluir libremente a través del material.
A nivel atómico, los electrones comienzan a actuar más como ondas que como partículas. Como muestra el famoso experimento de la doble rendija, estas ondas pueden interferir, constructiva o destructivamente, igual que las ondas normales. Llamamos función de onda a la función que describe la amplitud de un electrón; es una función de la posición r y el tiempo t, y se denota con la letra griega Ψ.
Fotovoltaica
Los paneles solares fotovoltaicos compuestos por células fotovoltaicas pueden ensamblarse en unidades como baterías. Por lo tanto, el sistema fotovoltaico puede ampliarse fácilmente. Los paneles fotovoltaicos no tienen que estar firmemente fijados al tejado. En caso de salir de vacaciones es posible utilizar paneles portátiles, que son muy compactos y adecuados para alimentar pequeños aparatos eléctricos. Es ventajoso utilizar los paneles para cargar las baterías, lo que ahorra tiempo y dinero.
Los futurólogos predicen que dentro de unas décadas los paneles fotovoltaicos producirán la vigésima parte de las necesidades mundiales de electricidad. Hoy en día existen sistemas fotovoltaicos que consumen electricidad por la noche o durante la escasa luz solar de la red, y viceversa, suministrando energía a la red eléctrica cuando hay excedente de electricidad fotovoltaica.
El uso de sistemas fotovoltaicos es ventajoso porque la luz solar es gratuita en todo el mundo. Las células fotovoltaicas no cambian sus propiedades con el tiempo y su vida útil es muy elevada (al menos 20 años). Los paneles instalados en el exterior son resistentes a la lluvia, la nieve, el granizo o las fuertes heladas. Las altas temperaturas no interfieren en el funcionamiento de los paneles. Los paneles se prueban en un túnel de viento para velocidades de viento de hasta 180km/h
Cómo funciona la fotovoltaica
Una célula fotovoltaica está hecha de material semiconductor. Cuando los fotones inciden en una célula fotovoltaica, pueden reflejarse en ella, atravesarla o ser absorbidos por el material semiconductor. Sólo los fotones absorbidos proporcionan energía para generar electricidad. Cuando el material semiconductor absorbe suficiente luz solar (energía solar), los electrones se desprenden de los átomos del material. Un tratamiento especial de la superficie del material durante la fabricación hace que la superficie frontal de la célula sea más receptiva a los electrones desalojados, o libres, de modo que los electrones migran de forma natural a la superficie de la célula.
El movimiento de los electrones, cada uno de los cuales lleva una carga negativa, hacia la superficie frontal de la célula crea un desequilibrio de carga eléctrica entre las superficies frontal y posterior de la célula. Este desequilibrio, a su vez, crea un potencial de tensión como los terminales negativo y positivo de una batería. Los conductores eléctricos de la célula absorben los electrones. Cuando los conductores se conectan en un circuito eléctrico a una carga externa, como una batería, la electricidad fluye en el circuito.
Fotovoltaica nasa
Efecto fotovoltaicoEl efecto fotovoltaico es un proceso que genera tensión o corriente eléctrica en una célula fotovoltaica cuando se expone a la luz solar. Este efecto es el que hace que los paneles solares sean útiles, ya que es la forma en que las células dentro del panel convierten la luz solar en energía eléctrica. El efecto fotovoltaico fue descubierto por primera vez en 1839 por Edmond Becquerel. Al realizar experimentos con células húmedas, observó que el voltaje de la célula aumentaba cuando sus placas de plata se exponían a la luz solar[1].
El efecto fotovoltaico se produce en las células solares. Estas células solares están compuestas por dos tipos diferentes de semiconductores -un tipo p y un tipo n- que se unen para crear una unión p-n. Para leer los antecedentes de lo que son estos semiconductores y lo que es la unión, haga clic aquí. Al unir estos dos tipos de semiconductores, se forma un campo eléctrico en la región de la unión, ya que los electrones se mueven hacia el lado positivo p y los huecos se mueven hacia el lado negativo n. Este campo hace que las partículas cargadas negativamente se muevan en una dirección y las cargadas positivamente en la otra[1].