¿De qué forma marchan las celdas fotovoltaicas?
Una celda fotovoltaica transforma la energía solar en eléctrica, pero ¿de qué forma?
Descubrimientos de la celdas solares
La historia de las celdas fotovoltaicas comenzó con el descubrimiento del efecto fotoeléctrico en el año 1839 por el francés Alexandre-Edmond Becquerel, quien puso cloruro de plata en una solución ácida, la iluminó y le conectó unos electrodos de platino, con lo que produjo corriente eléctrica.
Para 1883, Converses Fritts creó la primera celda solar que además del semiconductor contenía una delgada capa de oro. Este dispositivo logró una eficiencia del 1 por cien . A partir de entonces se ha experimentado con diferentes materiales semiconductores (materiales que conducen una ligera carga eléctrica) para elevar la eficiencia de las celdas fotovoltaicas hasta las que conocemos actualmente.
Una celda fotovoltaica es un dispositivo electrónico que convierte la energía lumínica, la luz, en energía eléctrica. Esto es, absorbe los fotones de la luz para liberar electrones que puede usar en una corriente eléctrica. Los paneles solares no son más que varias celdas trabajando conjuntamente para producir un mayor potencial eléctrico. Algunos paneles cuentan con 36 o más celdas.
Efecto fotoeléctrico
El interrogante que deberíamos contestar ahora sería ¿cómo es que marcha una celda fotovoltaica exactamente? Estos dispositivos están hechos de dos géneros de materiales semiconductores, uno de carga positiva (p) y otro de carga negativa (n). Cuando son expuestos a la luz permiten que un fotón de la luz solar “arranque” un electrón, el electrón libre deja un “hueco” que será llenado por otro electrón que a su vez fue arrancado de su átomo.
El trabajo de la celda es provocar que los electrones libres vayan de un material semiconductor a otro en pos de un “hueco” que atestar. Esto produce una diferencia de potencial y en consecuencia una corriente eléctrica, esto es, que se producirá un flujo de electricidad del punto de mayor potencial al de menor potencial hasta el momento en que en los dos puntos el potencial sea exactamente el mismo.
La energía solar se ha extendido en diversos países como una fuente importante de electricidad, también es considerada como una de las fuentes de energía para el futuro, debido a que el sol es un recurso inagotable y a que este tipo de energía no produce residuos. En nuestros días la eficiencia de las celdas solares se encuentra alrededor del doce por cien según las condiciones climáticas y el material de que estén constituidas. Las menos eficientes dan un 6 por ciento , al tiempo que, dentro del laboratorio, se ha logrado una eficacia del cuarenta y dos por ciento .
La eficacia de una celda o bien un panel tiene que ver con múltiples factores, uno de ellos, naturalmente, es el material semiconductor que escoja el fabricante. Además, tiene gran importancia qué porcentaje de la luz del sol que llega hasta la celda es reflejada por ella y desaprovechada. Tan relevante es este factor de reflexión que se han desarrollado recubrimientos singulares capaces de absorber la luz de manera uniforme con independencia del ángulo del panel respecto al sol.
La energía solar depende mucho de la latitud en que se instalen los paneles; en tanto que conforme esta puede aprovecharse aproximadamente el potencial de los rayos solares. La eficiencia de una instalación dependerá de la orientación y la inclinación del dispositivo cara la luz solar.
En un panel solar común podemos encontrar diferentes capas:
- Cubierta de vidrio templado.
- Múltiples subcapas de materal encapsulante que resguarda las células; puesto que tienen una alta transmisión de la radiación y una baja degradabilidad a lo largo del tiempo.
- Celdas fotovoltáicas.
- Cubiertas siguientes de TEDLAR o vidrio en general opacas y de color claro para reflejar la luz que traspasó las celdas. Esto causa que la luz regrese al frente del panel y que pase de nuevo por las celdas hasta ser absorbida.
- Un marco de acero inoxidable o bien aluminio anodizado que sosten el conjunto.
Los paneles fotovoltaicos pueden implantarse de diferentes formas
Aplicaciones autónomas
Son aquellas en las que los paneles proveen el lugar en el que recogen la energía solar; como abastecimientos de hogares o alumbrado público.
Aplicaciones en red
Son aplicaciones en las que la energía generada no se consume en exactamente el mismo sitio de producción, sino que se vende al país al que pertenezca la instalación, como los “parques” o “huertos” solares.
México es uno de los cinco países en el mundo con mayor potencial de radiación solar (5 kWh/m² al día), lo que lo transforma en un sitio ideal para invertir en esta clase de tecnología. La energía solar depende mucho de la latitud en que se instalen los paneles; ya que conforme esta puede aprovecharse más o menos el potencial de los rayos solares. La eficacia de una instalación dependerá en gran medida de la orientación y la inclinación del dispositivo hacia la luz solar.