Energía solar

¿Qué es una celda solar y cómo funciona?

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Las células solares, también denominadas células fotovoltaicas, son dispositivos que utilizan directamente la luz visible para producir electricidad mediante el efecto fotovoltaico. Se puede formar un panel solar o un módulo fotovoltaico conectando numerosas células entre sí, lo que genera energía útil.

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Una celda fotovoltaica comprende fuentes de luz solares y no solares, incluidos los fotones de las bombillas incandescentes. Básicamente necesita realizar dos funciones principales:

  • Fotogeneración de portadores de carga en un material absorbente de luz,
  • Separación de portadores de carga a un contacto conductor que podría transferir la electricidad.

Esta transformación se denomina efecto fotovoltaico. Además, el estudio sobre las células solares se denomina fotovoltaica.

Las células solares se pueden poner a muchos usos. Particularmente, estos se han utilizado cuando la energía eléctrica no está disponible en la red. Por ejemplo, los sistemas de energía de áreas remotas pueden usar celdas solares o los satélites en órbita terrestre generalmente requieren energía solar. Las células solares también se utilizan ampliamente en sistemas de consumo como relojes de pulsera, calculadoras portátiles y radioteléfonos remotos.

Las células solares se cuentan entre las principales tecnologías que ayudan a lograr un suministro de energía sostenible.

¿Cómo funcionan las células solares?

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En primer lugar, la energía del sol se convierte en electricidad mediante células solares. Ya sea que las células estén decorando la calculadora o moviéndose alrededor del planeta en satélites, necesitan el efecto fotoeléctrico, es decir, la capacidad de la materia para liberar electrones cuando se le arroja luz.

El silicio es un semiconductor que comparte algunas propiedades de metal y aislante eléctrico y lo convierte en un componente principal de las células solares. Ciertos cambios tienen lugar cuando el sol brilla sobre una celda solar.

La luz del sol está formada por partículas minúsculas denominadas fotones que se emiten desde el sol. Cuando los átomos de silicio de la celda solar son golpeados por ellos, su energía se desplaza para perder electrones y golpearlos para limpiar los átomos.

El único trabajo de una celda solar no es liberar los electrones. Más bien, necesita convertir los electrones perdidos en corriente eléctrica. ¿Como hace eso? Crea un desequilibrio eléctrico dentro de la celda que se comporta como una pendiente por la cual los electrones se mueven en el mismo camino.

Es debido a la organización interna del silicio que se puede crear este desequilibrio. Los átomos de silicio se colocan entre sí en una estructura fuertemente unida. Cuando se comprimen pequeñas cantidades de otros componentes en esta estructura, se forman dos tipos de silicio, a saber. tipo n que contiene electrones de repuesto y tipo p al que le faltan electrones que dejan ‘agujeros’ en su lugar.

La colocación de los dos materiales uno al lado del otro dentro de una celda solar permite que los electrones de repuesto del silicio tipo n salten y llenen cualquier espacio en el silicio tipo p. Por lo tanto, el silicio de tipo n tiene carga positiva y el silicio de tipo p tiene carga negativa. Conduce a la formación de un campo eléctrico alrededor de la célula. El silicio es un semiconductor que actúa como aislante y mantiene el desequilibrio.

Cuando los fotones chocan con los electrones de los átomos de silicio, son impulsados ​​por este campo de manera organizada y ofrecen corriente eléctrica a los satélites, calculadoras de potencia y todo lo que se encuentra en el medio.

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