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¿Cuál es la función de la energía fotovoltaica?

marzo 16, 2022
¿Cuál es la función de la energía fotovoltaica?

Pv solar

La energía fotovoltaica (FV) es la conversión de la luz en electricidad mediante materiales semiconductores que presentan el efecto fotovoltaico, un fenómeno estudiado en física, fotoquímica y electroquímica. El efecto fotovoltaico se utiliza comercialmente para la generación de electricidad y como fotosensores.

Un sistema fotovoltaico emplea módulos solares, cada uno de ellos compuesto por un número de células solares, que generan energía eléctrica. Las instalaciones fotovoltaicas pueden estar montadas en el suelo, en la azotea, en la pared o ser flotantes. El montaje puede ser fijo o utilizar un seguidor solar para seguir al sol por el cielo.

Algunos esperan que la tecnología fotovoltaica produzca suficiente energía sostenible y asequible para ayudar a mitigar el calentamiento global causado por el CO2. La energía solar fotovoltaica tiene ventajas específicas como fuente de energía: una vez instalada, su funcionamiento no genera contaminación ni emisiones de gases de efecto invernadero, muestra una escalabilidad sencilla respecto a las necesidades de energía y el silicio tiene una gran disponibilidad en la corteza terrestre, aunque otros materiales necesarios en la fabricación de sistemas fotovoltaicos, como la plata, acabarán limitando el crecimiento de la tecnología. Otras limitaciones importantes que se han identificado son la competencia por el uso del suelo y la falta de mano de obra para realizar las solicitudes de financiación[1]. El uso de la energía fotovoltaica como fuente principal requiere sistemas de almacenamiento de energía o la distribución global por medio de líneas eléctricas de corriente continua de alta tensión, lo que supone costes adicionales, y también tiene otras desventajas específicas como la generación de energía inestable y la necesidad de que las compañías eléctricas compensen el exceso de energía solar en el mix de suministro con fuentes de energía convencionales más fiables para regular los picos de demanda y la posible falta de suministro. La producción y la instalación provocan contaminación y emisiones de gases de efecto invernadero, y no hay sistemas viables para reciclar los paneles una vez que han llegado al final de su vida útil, después de 10 a 30 años.

Efecto fotovoltaico

Las células solares fotovoltaicas (FV) generan electricidad al absorber la luz solar y utilizar 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.

Sistemas fotovoltaicos

Un sistema fotovoltaico (FV) se compone de uno o varios paneles solares combinados con un inversor y otros equipos eléctricos y mecánicos que utilizan la energía del Sol para generar electricidad. Los sistemas fotovoltaicos pueden variar mucho en tamaño, desde pequeños sistemas en tejados o portátiles hasta enormes plantas de generación a escala comercial. Aunque los sistemas fotovoltaicos pueden funcionar por sí mismos como sistemas fotovoltaicos sin conexión a la red, este artículo se centra en los sistemas conectados a la red eléctrica, o sistemas fotovoltaicos conectados a la red.

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La luz del Sol, formada por paquetes de energía llamados fotones, incide en un panel solar y crea una corriente eléctrica mediante un proceso llamado efecto fotovoltaico. Cada panel produce una cantidad relativamente pequeña de energía, pero puede unirse a otros paneles para producir mayores cantidades de energía como un conjunto solar. La electricidad producida por un panel solar (o matriz) es en forma de corriente continua (CC). Aunque muchos dispositivos electrónicos utilizan electricidad de corriente continua, como el teléfono o el ordenador portátil, están diseñados para funcionar con la red eléctrica que proporciona (y requiere) corriente alterna (CA). Por lo tanto, para que la electricidad solar sea útil, primero hay que convertirla de CC a CA mediante un inversor. Esta electricidad de CA procedente del inversor puede utilizarse para alimentar los aparatos electrónicos locales o enviarse a la red eléctrica para su uso en otros lugares.

Materiales para paneles fotovoltaicos

Puntos cuánticosLas células solares de puntos cuánticos conducen la electricidad a través de diminutas partículas de diferentes materiales semiconductores de apenas unos nanómetros de ancho, llamadas puntos cuánticos. Los puntos cuánticos proporcionan una nueva forma de procesar materiales semiconductores, pero es difícil crear una conexión eléctrica entre ellos, por lo que actualmente no son muy eficientes. Sin embargo, son fáciles de convertir en células solares. Se pueden depositar en un sustrato mediante un método de recubrimiento por rotación, un spray o impresoras de rollo a rollo como las que se utilizan para imprimir periódicos.Los puntos cuánticos vienen en varios tamaños y su banda prohibida es personalizable, lo que les permite recoger la luz que es difícil de capturar y ser emparejados con otros semiconductores, como las perovskitas, para optimizar el rendimiento de una célula solar multijuntura (más adelante se habla de ellas).

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