También llamada célula fotoeléctrica o fotocélula, una célula fotovoltaica es un dispositivo electrónico hecho de materiales que presentan efecto fotoeléctrico, es decir, que absorbe fotones de luz y emite electrones. Este material suele ser el silicio. Cuando los fotones son capturados por una rejilla de contacto y guiados uniéndose a otras células solares, el resultado es una corriente eléctrica que se puede utilizar como electricidad.
La energía solar está al alza, aumentando cada año el número de placas solares fabricadas e instaladas. Es una energía limpia y renovable, y al ser de barato mantenimiento después de la instalación inicial, cada vez más familias y empresas apuestan por su uso, pero, ¿cómo funciona exactamente?
En este artículo te explicamos qué es una célula fotoeléctrica y cómo funciona para proporcionarnos electricidad.
¿En qué consiste una célula fotovoltaica?
Una fotocélula es la unidad básica que compone una placa solar. Los paneles solares están compuestos por estos dispositivos que son capaces de transformar la energía de la luz en electricidad a través del efecto fotovoltaico. Cuando hablamos de una célula fotovoltaica nos referimos a ella como parte de un panel solar compuesto por una cantidad determinada de ellas.
Las células fotoeléctricas producen una corriente eléctrica proporcional a la superficie y a la calidad de cada celda. Por eso, se juntan para formar un panel solar fotovoltaico que proporciona una estructura más compacta y rígida y hace más fácil la producción de la cantidad de electricidad mínima que se necesita para crear una corriente continua.
Tipos de células fotovoltaicas
- Células de silicio amorfo: son las más baratas pero también las que ofrecen menor rendimiento de todas. Por eso y porque no necesitan exposición directa a la radiación solar de manera perpendicular, estas células se usan en dispositivos pequeños como calculadoras o relojes.
- Células de silicio monocristalino: constan de un único cristal de silicio laminado finamente y se caracterizan por su color azul uniforme. Al ser las más avanzadas, tienen un coste de fabricación mayor a las demás pero también proporcionan un rendimiento superior bajo ciertas condiciones.
- Células de silicio policristalino: similares a las de silicio policristalino, también son de un color azul, aunque no uniforme. Están formadas por varios cristales en vez de una sola lámina, por lo que tienen un rendimiento algo inferior al de las células de silicio monocristalino.
El silicio y la energía solar
Las células fotovoltaicas están formadas por arena transformada en cristales de silicio de una pureza extrema. Una particularidad del silicio que lo hace un material adecuado para la construcción de paneles solares es que es semiconductor. El silicio es fotoconductivo, lo que significa que su conductividad eléctrica aumenta cuando es expuesto a la luz. Es capaz de absorber los fotones de la luz y emitir electrones mediante el efecto fotoeléctrico.
La radiación absorbida por cada célula provoca el salto de electrones de una capa a otra y así se genera la energía eléctrica. Los rayos del sol están formados por partículas llamadas fotones, que son los que alteran el material dando a comenzar el efecto fotovoltaico. Con la energía que producen los fotones se pretende que el electrón se libere del átomo, ya que una vez libre se puede desplazar por el material y utilizarse como energía eléctrica. En este proceso, materiales como el silicio adquieren conductividad.
Eficiencia de las células fotovoltaicas
El límite de eficiencia teórica se encuentra en un 29,4%, y hoy en día la eficiencia de las fotocélulas se encuentra alrededor del 20%. Los expertos siguen trabajando e investigando para mejorar el rendimiento, y por ahora el laboratorio de Fraunhofer ISE ha conseguido alcanzar una eficiencia del 22,3%, la mayor alcanzada hasta el momento.
Los investigadores siguen trabajando incluso para superar el límite teórico mediante la combinación del silicio con otros materiales semiconductores y compuestos como el arseniuro de galio.
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