¿Cómo funcionan las celdas fotovoltaicas?

Los paneles solares, o celdas fotovoltaicas, son dispositivos formados por metales sensibles a la luz que desprenden electrones cuando los rayos de luz inciden sobre ellos, generando energía eléctrica.

Este proceso se basa en el principio del EFECTO FOTOELECTRICO, este nos dice que los fotones (que son la partícula de la que se compone la luz) son capaces de trasferir energía a los electrones (que son las partículas que hay en los átomos).

Cuando los rayos del sol cargados de fotones inciden en un material, parte de los electrones de ese material se desprenden. Este desprendimiento de electrones produce una corriente de electrones que se redirige hacia un cable generando una corriente eléctrica y produciente electricidad en forma de corriente directa.

Los paneles solares están formados por celdas hechas a base de silicio puro con adición de impurezas de ciertos elementos químicos (Arencibia-Carballo, G. 2016). Otro semiconductor de silicio bastante conocido por todos son los diodos LED.

Cualquiera puede hacer la prueba de ello: Conecta un multímetro a un diodo led, colócalo para que mida el voltaje en corriente directa o continua, haz que la luz del sol llegue al LED y observa las lecturas, de inmediato podrás notar que hay un valor, pequeño, pero existe.

Ahora imagina a una mayor escala, con muchos más LEDs conectados, después de todo, cada celda fotovoltaica es básicamente un sándwich formado por dos rodajas de material semiconductor, generalmente silicio, el mismo material que se usa en microelectrónica (Dhar, M. 2017).

Una explicación más apropiada es que los fotones de la fuente de luz golpean los electrones del material semiconductor, lo que provoca un flujo de electrones, a lo cual conocemos como corriente eléctrica.

La potencia del panel dependerá de su composición, dimensiones y configuración del fabricante, siendo las magnitudes más comunes desde los 200 hasta los 500 w; cabe resaltar que este valor se considera a condiciones óptimas para el panel solar y en horas pico, recordemos que el sol no es constante todo el día ni todo el año, por ello es que se les debe dar la orientación, altura y conexión correcta entre las placas solares.

Existen tres tipos de paneles según su composición:

• Monocristalinos: Compuestos de celulas monocristalinas y de característico color negro intenso y esquinas recortadas, tienen una vida útil más larga y son hasta un 25% más eficientes que el resto.
• Policristalinos: Hechos con células policristalinas, les caracteriza un color azul oscuro y son quizá los más comunes comercialmente, ya que suelen tener precio más bajo que los monocristalinos y no son tan eficientes como estos.
• De capa fina: Consta de una lámina recortada a la medida, son sencillos de producir y eso los vuelve los más baratos, son flexibles y también son utilizados comúnmente en casas.

De igual manera, es posible conseguir en el mercado paneles fotovoltaicos bifaciales, siendo un poco más caros, pero pueden aprovechar la luz por ambas caras.

Se sugiere solo su uso en lozas de concreto con impermeabilizante blanco, dándoles una altura e inclinación diferentes.

Los paneles solares fotovoltaicos requieren de un inversor de corriente, ya que la energía que generan es corriente directa o continua, cuando la energía que usamos para nuestros aparatos es corriente alterna. El inversor debe calcularse según la capacidad del sistema.

Los paneles solares fotovoltaicos no son los únicos que tienen una forma de aprovechar la luz solar en energía.

Los paneles solares térmicos sirven para captar la radiación solar y convertirla en calor para transferirlo a un depósito de agua, suelen variar su volumen y su instalación es más sencilla que la de los paneles solares fotovoltaicos. Este método de aprovechamiento de la radiación solar se le conoce comúnmente como Energía Termosolar.

Los colectores solares son ampliamente utilizados en zonas templadas o frías, no requieren de una fuerte suma para la inversión inicial y su mantenimiento es menos costoso, al igual que su instalación.

Sus componentes pueden variar en diferentes aspectos, a pesar de que su fin es similar a los paneles solares fotovoltaicos, la captación de luz solar:

Panel solar fotovoltaico	Colector solar
Encapsulante.	Cubierta transparente.
Cubierta exterior de vidrio templado.	Placa captadora.
Cubierta posterior.	Aislamiento.
Marco de metal.	Carcaza.
Caja de herramientas.	Tanque de almacenamiento.
Diodo de protección.

 

Existe un tercer tipo de celda solar, los paneles solares híbridos. Estos paneles no son tan comunes, sirven para generar electricidad y calor a la vez. Se espera que en un futuro sean más comercializados, ya que actualmente su precio es más elevado y no hay muchos fabricantes disponibles.

Los paneles solares son ya una herramienta común para la producción de energía o calor proveniente del sol. Se estima que la tecnología de los paneles solares avance y ofrezca cada vez más una alternativa eficiente.