Elementos químicos efecto fotovoltaico

Elementos químicos que gobiernan el efecto fotovoltaico

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No es sencillo interpretar este fenómeno conocido como ‘efecto fotovoltaico‘, además es menester sabe el porqué se tiene que ‘dopar’ al silicio.

Los átomos se enlazan y están activos

Electrones1Los átomos no están solos ni aislados en la naturaleza, éstos están siempre agrupados formando cuantiosas unidades de molécdulas y esta moléculas forman las sustancias y lo usamos comunmente con el nombre de cuerpos. Estas agrupaciones de átomos implican uniones y por lo tanto actividad química.

La actividad química de los átomos reside en los electrones, específicamente en los electrones de valencia que están en la última órbita o la última capa o nivel de energía del átomo.

Los átomos se se unen entre si por la fuerza de atracción que tienen entre ellos, esta fuerza de atracción está dada por la cantidad de electrones de valencia en su última órbita mencionada. A todo este proceso se le conoce como ‘enlace químico’.

El Silicio

El silicio tiene algunas propiedades químicas especiales en su forma cristalina.

SiUn átomo de silicio tiene 14 electrones, dispuestos en tres niveles. Las primeras dos órbitas reúnen dos y ocho electrones respectivamente – En la última órbita, 3er. nivel es diferente, hay sólo cuatro electrones.

El átomo de silicio busca la maneras de llenar su última órbita con 8 electrones, para hacer esto, comparte electrones con cuatro átomos de otro átomo vecino. Es como si se dieran la mano entre amigos, entre átomos, se sostienen con la mano.

Cada átomo tiene cuatro manos se unen con otras cuatro del vecino para completar los ocho electrones.

Eso es lo que forma la estructura cristalina del silicio, ésto es lo que favorece a una célula para ser célula fotovoltaica, como ahondamos en otro artículo.

Fósforo

El fósforo con cinco electrones de valencia en el átomo es un ejemplo de ser un elemento no conductor de corriente eléctrica. Una de las propiedades de los elementos no metales como el fósforo es por ejemplo que los elementos no metales son malos conductores del calor y la electricidad. Los electrones del fósforo se encuentran distribuidos de la siguiente manera: dos en la primera capa, ocho en la segunda y cinco en la tercera.

P

Esto quiere decir, en términos de la tabla periódica, que el fósforo es un elemento del tercer período (tiene electrones hasta la tercera capa).

A veces se dice que es del quinto grupo, por esos cinco electrones. En cualquier caso, la cuestión es que el fósforo es un elemento extremadamente reactivo: puede ganar tres electrones (y tener ocho en la última capa, con lo que está completo), puede perder cinco electrones (con lo que no tiene ninguno en la tercera capa, la segunda completa) o puede incluso hacer cosas intermedias, como perder tres electrones (con lo que la última capa sigue incompleta, pero una subcapa está completa con dos electrones).

Boro

El Boro tienen a tres electrones de valencia y cinco hueco-partículas.

boroEl boro actúa como un no metal, pero el boro puro es un conductor eléctrico, como los metales.

Boro tiene a 3 electrones de valencia representados por 3 pequeños círculos rellenos de color rojo a su alrededor y los 5 huecos que son 5 círculos pequeños y vacíos.

La carga eléctrica del átomo es +5. El grupo del boro tiene a un par de huecos libres que configuran al enlace de un electrón.

Si dopamos al cristal de silicio con un átomo del grupo del Boro que lo vamos a identificar como un dopaje tipo P3 donde es P, porque es un dopaje que permite la aparición de hueco-partículas adicionales asociadas al dopaje y 3, porque el átomo dopante donante de huecos es del grupo del Boro donde solo tienen 3 electrones de valencia.

El boro elemental es químicamente bastante inerte, aunque su reactividad aumenta con la temperatura y entonces es un buen reductor.

El boro amorfo es más reactivo que el cristalino y se usa en pirotecnia (proporciona color verde) y en el encendido de cohetes.

Al aire y a unos 700ºC el boro se inflama produciendo óxido, de carácter ácido. Tiene propiedades lubricantes como el grafito.

El boro tiene una capacidad similar a la del carbono de formar redes moleculares estables de átomos unidos covalentemente: carboranos, metaloboranos, fosfocarboranos y otras familias con miles de compuestos.

El boro es un elemento con vacantes electrónicas en el orbital, presenta la cantidad de electrones, de modo que sus compuestos se comportan a menudo como ácidos reaccionando con rapidez con sustancias ricas en electrones.

Entre las características ópticas de este elemento, se incluye la transmisión de radiación infrarroja.

A temperatura ambiente, su conductividad eléctrica es pequeña, pero es buen conductor de la electricidad a alta temperatura.

GaliogGALIO

En cuanto a la posición donde encontrar el galio se encuentra en el grupo 13 y periodo 4 de la tabla de elementos químicos.

El galio tiene una masa atómica de 69,723 u.

La configuración electrónica de los elementos, determina la forma el la cual los electrones están estructurados en los átomos de un elemento.

El galio tiene un total de 31 electrones cuya distribución es la siguiente: En la primera capa tiene 2 electrones, en la segunda 8 electrones, en su tercera capa 18 electrones y en la cuarta 3 electrones.



 

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2 Comentarios

  1. Felicitaciones Janett, gracias por estar en contacto, para nosotros es alegría pero por favor no dejes de especializarte, estudiar, investigar. Queremos que nuestras casas sean más limpias sin mucha electricidad en alambres y postes pesados. Abrazos. A tus ordenes. http://www.eliseosebastian.com

  2. Janett Barbosa dice:

    Hola Eliseo, gracias por toda la información que publicas; me ha sido de especial ayuda en mi investigación sobre eficiencia energética en módulos fotovoltaicos.

    Te escribo desde Bogotá, Colombia, un abrazo y seguimos en contacto.

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