La tecnología fotovoltaica ha evolucionado mucho en los últimos años, tanto que el coste de producción de este tipo de energía renovable se ha convertido en la más barata frente al carbón o al gas natural, tal como apunta la Agencia Internacional de la Energía. Las técnicas para mejorar el efecto fotovoltaico que tiene lugar en las celdas de los paneles lugares, así como el abaratamiento en el coste de los materiales de fabricación han contribuido en ello.
En este artículo vamos a explicarte en qué consiste el efecto fotovoltaico en paneles solares y todo lo que necesitas saber sobre él. Sigue leyendo para más información.
El efecto fotovoltaico consiste en la producción de corriente eléctrica a raíz del contacto de dos piezas de distinto material que se encuentran expuestas a una radiación electromagnética. El efecto fotovoltaico se produce en los paneles solares ya que estos cuentan con células fotovoltaicas —como las descritas— gracias a las cuales es posible generar corriente eléctrica. Ahora bien ¿Cómo se genera el efecto fotovoltaico en paneles solares? ¿qué relación hay entre efecto fotoeléctrico y fotovoltaico? Te lo explicamos enseguida.
El efecto fotovoltaico en paneles solares se genera gracias al silicio del cual se componen las células fotovoltaicas. Este material semiconductor recibe la radiación solar que es absorbida por cada célula, provocando el salto de electrones de una capa a otra y generando la corriente eléctrica.
Lo que ocurre con el efecto fotovoltaico es que los fotones del sol alteran un electrón del material de la célula, momento en el cual comienza el efecto. Esta energía que les proporcionan los fotones hace que los electrones venzan la energía que les atrae a su núcleo —o valencia—. De esta manera, el electrón se libera del átomo, transportándose por el material conductor —el silicio—. Para conseguir este efecto es fundamental que la fuerza con la cual impacta la partícula de radiación sea de 1,2 eV. El proceso de la creación de la corriente eléctrica tiene lugar a partir de este momento.
Cuando el electrón se desprende y comienza a desplazarse por el material conductor su átomo se queda incompleto. Todo ello genera una carga eléctrica que es la que puede ser extraída de los paneles solares fotovoltaicos, aprovechando de esta forma una energía renovable e inagotable, la energía solar. Ahora bien, para que estas cargas puedan ser extraídas del panel solar es fundamental que las mismas se produzcan de manera ininterrumpida. Es decir, que los electrones circulen en la dirección contraria a los huecos que se generan en los átomos. Algo que se consigue simplemente con la creación de un campo eléctrico con polaridad persistente.
Como decíamos al principio, la producción de corriente eléctrica se genera a raíz del contacto de dos piezas de distinto material y esto es exactamente lo que nos ayuda a crear ese campo eléctrico en el interior de las células del panel solar fotovoltaico. Estas tienen una carga positiva y una negativa —con exceso de electrones—. Cuando se libera el electrón se desliza de un lado a otro hasta llegar a los conductos de plata. Poniendo los contactos de metal en la parte superior e inferior de la celda fotovoltaica puede dibujarse la corriente que podemos usar de manera externa —es lo que se conoce como semiconductores P y N unidos—. Esta corriente, en conjunto con el voltaje de la celda, es la que define la potencia que puede entregarse.
La corriente eléctrica que se genera es canalizada y recolectada. Seguidamente, esta pasa por un inversor convirtiendo la corriente continua en corriente alterna. De esta manera, la energía puede ser utilizada para las instalaciones del hogar sin que estas se vean perjudicadas. El inversor solar es un componente esencial en la instalación, tanto si esta es aislada, si es en red, si es para una caravana o si es para una bomba de piscina.
Hemos hablado del efecto fotovoltaico, qué es y cómo funciona. Ahora bien ¿qué relación hay entre efecto fotoeléctrico y fotovoltaico? Cuando hablamos del efecto fotoeléctrico nos referimos a un proceso en el cual se liberan electrones de un material debido a la incidencia de la radiación electromagnética. Es decir, el efecto fotoeléctrico se encarga de la producción de electrones libres mientras que el efecto fotovoltaico produce la corriente eléctrica gracias a dichos electrones libres —tal como hemos explicado en el punto anterior—. Con el efecto fotoeléctrico y las celdas fotovoltaicas ocurre lo siguiente. Los fotones llegan al material y su energía es absorbida por los electrones del mismo. Ello hace que los electrones adquieran un nivel energético superior suficiente para poder abandonar el átomo.
Los conceptos de efecto fotoeléctrico, celdas fotovoltaicas y efecto fotovoltaico no están siempre unidos. Las aplicaciones del efecto fotoeléctrico se utilizan en una infinidad de dispositivos, como las fotocopiadoras, los fototransistores o los fotodiodos.
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