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Eficiencia de las células solares fotovoltaicas

por: Eliseo Sebastian
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Celdas solares o células solares fotovoltaicas

Evolución de las células fotovoltaicas

1. Introducción

Estamos aceptando las palabras «celdas solares» en vez de «células solares» porque así es usado en algunos países, lo que es lo mismo.

Celda o célula solar

Una célula solar es un semiconductor expuesto a la luz, este posee los llamados fotones los que trabajan en un número de millones dentro de los Paneles Solares Fotovoltaicos.

Los fotones ‘luchan’ con los electrones que se encuentran en el Silicio. Arrancan y capturan a los electrones creando en su ‘lucha’ los llamados  «huecos».

Un electrón (e-) encuentra rápidamente otro hueco para volver a llenarlo y mientras que la energía proporcionada por el fotón, se disipa, el electrón (e-) buscando una salida hasta encontrar un cable conductor. Hay variedad de decir este mismo principio.

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El principio de una célula fotovoltaica es obligar a los electrones y a los huecos a avanzar hacia el lado opuesto del material en lugar de simplemente recombinarse: así, se produce la llamada diferencia de potencial y, por lo tanto, tensión entre las dos partes del material, como ocurre en una pila común. Se crea un ‘campo eléctrico permanente’, a través de una unión ‘PN’, entre dos capas dopadas, respectivamente, ‘P’ y ‘N’. (más lectura al respecto Aquí).

2. Los grupos de silicio

Célula solar, lámina delgada

Recordemos que las Células Solares o Celdas Fotovoltaicas son láminas delgadas fabricadas mayormente de Silicio pero Silicio Cristalino.

El Silicio Cristalino se ubica en dos importantes familias lo que les diferencia por sus rendimientos:

  • El grupo de los monos Cristalinos que cubre aproximadamente el 85% de la producción mundial.
  • El otro de los Policristalinos y los Amorfos de película delgada que involucra a los Policristalinos de Teluro de Cadmio, Cobre-Indio-Selenio y Arseniuro de Galio.

3. Rendimiento

Los del grupo de Silicio Mono cristalino que requiere de barras de silicio puro, su rendimiento para generar energía eléctrica oscila de 14 % a 16   %.

Eficiencia en cada milímetro de control

Los Silicios Policristalinos responden a veces menos de energía que la tecnología anterior. Rendimiento algo menor (12-14 %), pero el costo es mucho menos  lo que permite dominar el mercado actualmente.

4. Efecto Fotoeléctrico 

El Silicio tiene una propiedad muy especial conocido como «efecto fotoeléctrico» que consiste en que este conductor de energía absorbe a los fotones de la luz solar y emiten electrones. Cuando estos electrones se liberan entonces son capturados hasta resultar una corriente eléctrica llamada la electricidad. Este fenómeno especial está sucediendo precisamente en el cuerpo de las celdas o células solares fotovoltaicas. Ver aquí más ayuda.

5. Rendimiento de la Célula Solar

Existen disponibles las llamadas células multicapas hechas de Arseniuro de galio.

El reto es mejorar la eficiencia de estas celdas

Estas alcanzan eficiencias del 30 %, sin embargo tenemos datos que en el ámbito de laboratorio se ha superado el 42 % de eficiencia.

¡Lo bueno!  

6. Eficiencia casi el 50 %

Gozamos de esta noticia emitida por la Universidad de Delaware de los EE. UU., ya desde el año 2007, aún vigente por la brega en bajar costos.

El mundo de energía solar siempre a la expectativa de mejor calidad de las células solares por ende de los paneles fotovoltaicos.

La clave está en la calidad de fabricación de las células con base de Silicio cristalino.

7. Conclusión

Con esta noticia y muchas que diariamente se presentan la curva es positiva y ascendente para el uso de esta tecnología de generación de electricidad a partir de los rayos solares evitando la generación de gases CO?, al planeta.

Importante hito en el camino hacia la meta de eficiencia del 50 % de la calidad de las células solares fotovoltaica como esperanza para mejorar la calidad de los arreglos solares, parques, torres, edificios, viviendas rurales, industrias que sean construidas con los Paneles Solares Fotovoltaicos. 

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