Cómo funciona una célula solar
¿Está confundido sobre la diferencia entre paneles solares y células fotovoltaicas? A pesar de que a menudo se utilizan indistintamente, los paneles solares y las células son dos partes muy diferentes de su sistema solar fotovoltaico. Para conocer la diferencia entre ambos y saber cómo utilizar los términos correctamente, siga leyendo.
Para empezar, examinaremos primero el papel de las células fotovoltaicas en su sistema solar fotovoltaico. Sus células solares producen electricidad mediante el efecto fotovoltaico, en el que la luz solar crea electricidad en ciertos materiales al desprender sus electrones exteriores.
Sin entrar en demasiados detalles técnicos, las células fotovoltaicas pueden estar hechas de material monocristalino o policristalino, y constan de varias capas, de las cuales las más importantes son los dos semiconductores del centro. El semiconductor superior es una capa negativa, ya que los átomos del material contienen electrones adicionales, que llevan una carga negativa. Por el contrario, el semiconductor inferior es una capa positiva, ya que los átomos del material carecen de electrones.
Cuando la luz solar incide en el semiconductor superior, los electrones sueltos se excitan, se desprenden y son atraídos por la capa positiva inferior. Se forma una barrera entre las dos capas, ya que los conductores de ambas obligan a los electrones a desplazarse por la célula, creando una corriente eléctrica.
Cómo construir células solares
Una célula fotovoltaica (FV) es una tecnología de captación de energía que convierte la energía solar en electricidad útil mediante un proceso denominado efecto fotovoltaico. Existen varios tipos de células fotovoltaicas que utilizan semiconductores para interactuar con los fotones entrantes del Sol y generar una corriente eléctrica.
Una célula fotovoltaica se compone de muchas capas de materiales, cada una de ellas con una finalidad específica. La capa más importante de una célula fotovoltaica es la capa semiconductora especialmente tratada. Se compone de dos capas distintas (tipo p y tipo n – véase la figura 3), y es la que realmente convierte la energía del Sol en electricidad útil a través de un proceso llamado efecto fotovoltaico (véase más adelante). A ambos lados del semiconductor hay una capa de material conductor que “recoge” la electricidad producida. Hay que tener en cuenta que la cara posterior o sombreada de la célula puede permitirse el lujo de estar completamente cubierta por el conductor, mientras que la cara frontal o iluminada debe utilizar los conductores con moderación para no bloquear demasiado la radiación solar que llega al semiconductor. La última capa, que se aplica sólo al lado iluminado de la célula, es el revestimiento antirreflectante. Dado que todos los semiconductores son naturalmente reflectantes, las pérdidas por reflexión pueden ser importantes. La solución es utilizar una o varias capas de un revestimiento antirreflectante (similar a los que se utilizan para las gafas y las cámaras) para reducir la cantidad de radiación solar que se refleja en la superficie de la célula[2].
Células solares británicas
Las células solares, también llamadas células fotovoltaicas, convierten la energía de la luz en energía eléctrica mediante el efecto fotovoltaico. La mayoría son células de silicio, que tienen diferentes eficiencias de conversión y costes que van desde las células de silicio amorfo (no cristalino) hasta los tipos de silicio policristalino y monocristalino (monocristalino).
A diferencia de las baterías, los sistemas solares no utilizan reacciones químicas ni requieren combustible. Además, las células solares no tienen partes móviles como los generadores eléctricos. Los sistemas solares domésticos convierten en electricidad alrededor del 20% de la luz solar que reciben, mientras que los sistemas comerciales más caros pueden convertir hasta el 40%. Sin embargo, con los avances tecnológicos se espera que la eficiencia solar de estos paneles aumente.
La mayor formación de células solares se denomina “arrays”, que se componen de miles de células individuales y pueden juntarse en parques solares para convertir la luz solar en energía para uso comercial, industrial y residencial a gran escala.
Los grupos más pequeños de células se denominan paneles de células solares o, más comúnmente, paneles solares. Los distintos tipos de paneles solares tienen una gran variedad de usos, desde su colocación en tejados para sustituir o complementar un suministro eléctrico doméstico o para proporcionar energía eléctrica a lugares donde no hay fuentes convencionales o su instalación es costosa. Debido a la ausencia de piezas móviles o combustibles, los paneles solares también se utilizan ampliamente en el espacio, incluso para satélites y estaciones espaciales, aunque la difusión de la energía del Sol en las partes más lejanas del sistema solar significa que estos paneles no pueden utilizarse para enviar sondas al espacio interestelar.
Eficiencia de las células solares
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.