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Célula solar fotovoltaica
Breve introducción a la energía solar
Los sistemas de energía solar fotovoltaica, aprovechan la energía que recibimos del sol convirtiéndola en electricidad.
Su nombre deriva de la palabra griega Phos (luz) y Volt, en homenaje al físico italiano Alejandro Volta pionero en el
estudio del fenómeno eléctrico. Literalmente significaría luz-eléctrica, aunque se emplea habitualmente para referirse
a las células solares.
El descubrimiento del efecto fotoeléctrico se remonta a 1839 por el físico francés Becquerel. La primera célula, con
una eficiencia inferior al 1%, la fabricó Fritts en 1883.
Las investigaciones en el siglo XIX de Faraday, Maxwell, Tesla y Hertz y sobretodo las de Einstein en 1905 sentaron
las bases teóricas del efecto fotoeléctrico, que es el fundamento de la conversión de la energía solar en electricidad.
La primera célula comercial de silicio se obtiene en 1954, pero su alto coste y bajo rendimiento (alrededor del 4%)
limitaba su uso a ciertas aplicaciones como los satélites artificiales.
Actualmente podemos ofrecer células y módulos solares de alta calidad, larga vida útil, eficiencias superiores al 10%,
que en muchos casos superan el 16% y precios económicos, ideales para aplicaciones educativas, industriales y
comerciales.
El efecto fotovoltaico :
Las células solares más habituales son de Silicio cristalino. Para ello se parte de un cristal cilíndrico de silicio obtenido
por fusión. Dicho cristal se dopa con una pequeña cantidad de impureza que lo convierte en conductor. Si se utiliza
Fósforo, obtendremos un cristal n, conductor de electrones. Si se dopa con Boro, se obtiene un cristal p, conductor de
huecos o cargas positivas. El cristal cilíndrico se corta en finas obleas (wafers), de fracciones de milímetro (0,300 ~
0,150mm).
Par obtener una unión p-n, se usa una oblea n y en su superficie se funde Boro a alta temperatura, formando una
finísima capa tipo p.
Cuando un fotón con suficiente energía, procedente de la radiación, solar choca con la unión p-n, se produce un par
electrón-hueco. El electrón tenderá a migrar a la región de silicio p. Si conectamos unos hilos conductores a las regiones
p y n, la corriente eléctrica producida circulará en el circuito de la aplicación exterior, llamada carga (por ejemplo una
lámpara o cualquier otro dispositivo eléctrico o electrónico). Cada célula de silicio critalino radiada por luz solar produce
una tensión de 0,4 ~ 0,5 V.
La diferencia básica entre un sistema de conversión termodinámico y un sistema fotovoltaico, es que no existen partes en
movimiento, ni hay circulación de fluidos, ni consumo alguno de materiales, siendo una energía perfectamente limpia y
totalmente sostenible, pues el silicio necesario para la fabricación de las células es, después del oxigeno, el material más
abundante en la Tierra (27%).
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