A las células fotovoltaicas se les conoce con una variedad de nombres entre los que están células solares, celdas solares, célula fotoeléctrica, fotocélula, y otros.
En este artículo conocerás qué es una célula fotovoltaica, cómo funciona, los tipos de uso más común y otros puntos interesantes sobre este dispositivo.
Qué es una célula fotovoltaica
En principio tenemos que la célula fotovoltaica es un dispositivo electrónico encargado de transformar la energía de la luz que logra obtener, en electricidad. Esto se produce gracias al efecto fotovoltaico.
Estos mecanismos, como mencionamos, consiguen transformar la energía lumínica en energía eléctrica. Producen electricidad al momento en que la luz del sol les alcanza o cuando apenas cae por encima de ellos.
Básicamente, y en resumidas cuentas, lo que realmente nos interesa de la luz llegan a ser los conocidos “fotones”.
¿Dónde se encuentran estos fotones? Están presentes en todo tipo de luz por lo que no es demasiado difícil acceder a ellos.
Aun así la luz que nos resulta más interesante ya que provee los mejores fotones, es la luz proveniente del astro solar, la radiación solar.
Por lo tanto podemos llegar a la conclusión de que la célula fotovoltaica es definitivamente un elemento esencial para el desarrollo de la energía solar fotovoltaica, que nace a partir de esta.
Cómo funciona la célula fotovoltaica
Las células fotovoltaicas tienen un funcionamiento muy sencillo. Aprovechan la luz del sol apenas esta se posa en paneles solares para su aprovechamiento.
¿Cómo funcionan las células fotovoltaicas? Su funcionamiento es más sencillo de lo que parece. La luz solar incide sobre la celda solar y una porción de esta luz es absorbida por el material semiconductor, el silicio o cualquier otro material utilizado en ese momento.
El material semiconductor utilizado absorbe luz.
Cada fotón genera en el semiconductor lo que se conoce como par electrón-hueco dado las propiedades del semiconductor cada uno se dirige a una parte de la célula, esta célula al ser conectada por un circuito externo genera electricidad que observamos al encender una bombilla, por ejemplo.
Aspectos importantes de las células fotovoltaicas
Los componentes de un material que llega a presentar efecto fotoeléctrico tienen la característica y peculiaridad de absorber fotones de luz.
Esto componentes emiten electrones mediante el efecto fotoeléctrico.
Al haber electrones libres siendo capturados por el efecto fotoeléctrico, se obtiene como resultado final una corriente eléctrica, cuyo uso puede ser la electricidad. Ya que es la manera más eficiente de aprovecharla.
Cuando hay varias células fotoeléctricas se llega a formar un panel fotovoltaico.
Este panel consiste básicamente en una red de células solares conectadas en circuito en serie, esto da como resultado aumento de tensión a la hora de la salida.
Otra característica interesante es que al mismo tiempo de que se aumenta la tensión a la hora de salida, se conectan a su vez varias o muchas redes en circuito en paralelo. Esto logra el aumento de la corriente eléctrica que llega a proporcionar el dispositivo.
El tipo de corriente que produce el panel fotovoltaico es de corriente continua.
Semiconductores de silicio
Conocer los componentes de las células fotovoltaicas ayuda a comprender mejor cómo funcionan las celdas solares.
Comenzando por lo más importante, tenemos que el componente principal de las células fotovoltaicas son los semiconductores. ¿De qué están hechos? Principalmente están hechos en base de silicio.
¿Por qué se utiliza normalmente el silicio? Porque este tiene unas propiedades muy ventajosas con respecto a otros materiales. Por ejemplo, es un elemento que abunda en la corteza terrestre.
Un átomo de silicio cuenta con catorce electrones, los cuales están repartidos en distintas capas.
Dentro de todas estas capas, la última de ellas consta de cuatro electrones y se encuentra semivacía.
La forma para que el silicio genere inestabilidad eléctrica es dopándose con otro elemento, para que así este otro lo convierta en semiconductor
De lo contrario, al tener este el mismo número de protones y el mismo número de electrones se convierte en un elemento eléctricamente estable y entonces no es útil para nuestro fin.
Los elementos para dopar más frecuentes son el fósforo (p-tipo) o el boro (n-tipo).
Tipos de celdas fotovoltaicas
Entre los diversos tipos de celdas fotovoltaicas que existen, en estas breves líneas vamos a destacar algunos.
Los tipos de células fotovoltaicas se diferencian unos de otros en su naturaleza y en función de su composición.
Aquí haremos mención de las celdas fotovoltaicas de silicio cristalino y las celdas fotovoltaicas de silicio multi-cristalino.
- Celdas fotovoltaicas de silicio cristalino: Son económicamente más costesas que otros tipos de celdas fotovoltaicas y por esto su uso no suele ser tan frecuente. El rendimiento de estas es mayor, por lo tanto se aumenta su relación Wp/m2.
- Celdas fotovoltaicas de silicio multi-cristalino: Su rendimiento suele ser bastante bueno, aunque no tanto como el de las celdas fotovoltaicas de silicio cristalino. Además, el coste de estas es menor al anterior.