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¿Qué son las células fotovoltaicas y para qué sirven?

marzo 17, 2022
¿Qué son las células fotovoltaicas y para qué sirven?

Cómo funciona la fotovoltaica

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 emparejarse con otros semiconductores, como las perovskitas, para optimizar el rendimiento de una célula solar multijunción (más información sobre ellas más adelante).

Tecnología Pv

Una célula solar, o célula fotovoltaica, es un dispositivo eléctrico que convierte la energía de la luz directamente en electricidad mediante el efecto fotovoltaico, que es un fenómeno físico y químico[1]. Es una forma de célula fotoeléctrica, definida como un dispositivo cuyas características eléctricas, como la corriente, el voltaje o la resistencia, varían cuando se exponen a la luz. Los dispositivos de células solares individuales suelen ser los componentes eléctricos de los módulos fotovoltaicos, conocidos coloquialmente como paneles solares. La célula solar de silicio de unión simple común puede producir una tensión máxima en circuito abierto de aproximadamente 0,5 voltios a 0,6 voltios[2].

Las células solares se describen como fotovoltaicas, independientemente de si la fuente es la luz solar o una luz artificial. Además de producir energía, pueden utilizarse como fotodetectores (por ejemplo, detectores de infrarrojos), detectando la luz u otras radiaciones electromagnéticas cercanas al rango visible, o midiendo la intensidad de la luz.

En cambio, un colector solar térmico suministra calor mediante la absorción de la luz solar, con el fin de calentar directamente o de generar indirectamente energía eléctrica a partir del calor. Por otro lado, una «célula fotoelectrolítica» (célula fotoelectroquímica) se refiere a un tipo de célula fotovoltaica (como la desarrollada por Edmond Becquerel y las modernas células solares sensibilizadas por colorantes), o a un dispositivo que divide el agua directamente en hidrógeno y oxígeno utilizando únicamente la iluminación solar.

Por qué se utiliza el silicio en las células solares

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.

Células solares británicas

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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