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Trabajo de fotones en un panel solar fotovoltaico

por: Eliseo Sebastian
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Importancia de los fotones

Rayos gamma, Rayos X

1. Introducción

Debemos aclarar el concepto de «fotón o fotones», intentando ser mejor explicativos y precisando definiciones que todos podemos dominar fácilmente.

Fotones en acción

Al exponer el conjunto «PN» de las células solares a la luz solar, los fotones son absorbidos por los electrones que están al acecho en las células.

«Cuando la luz, en forma de fotones, impacta nuestra célula solar, su energía se rompe en pares electrón-hueco»

Cada cuánto de radiación o fotón al ser absorbido por los átomos de la sustancia fluorescente estimula la emisión de uno o más fotones.

«La suma de las energías de los fotones emitidos tiene que ser igual a la energía del fotón absorbido, ya que la energía se debe conservar.»

«Por tanto, si por ejemplo se emiten dos fotones, estos deben compartir sus energías de tal manera que su suma sea igual a la del fotón absorbido». (Ver más).

2. Pero… ¿qué es un fotón? (extraídos de mi investigación)

El fotón es una partícula indivisible que se mueve, siempre, a la velocidad de la luz.

El fotón se mueve a la velocidad de la luz porque no es una partícula material; su masa es nula.

Los fotones no pueden ser frenados, existen solo en movimiento a la velocidad de la luz.

No tiene forma ni diseño especial, ni masa ni carga eléctrica.

El fotón es la partícula elemental responsable de las manifestaciones cuánticas en los fenómenos físicos a escala microscópica y electromagnético.

Como todos los cuantos, el fotón presenta sus propiedades corpusculares como ondulatorias («dualidad onda-corpúsculo»).

El fotón es la partícula portadora de todas las formas de radiación electromagnética, incluyendo los rayos gamma, los «Rayos X», la luz ultravioleta, la luz visible (espectro electromagnético), la luz infrarroja, las microondas y las ondas de radio.

Veamos.

El sol no solo emite luz, si no es un gigante generador eléctrico. El Sol distribuye partículas cargadas que quedan atrapadas en la ionosfera.

Desde que tenemos uso de razón, hemos visto utilizar antenas de todo tamaño ¿para qué? Para aprovechar dicha energía constante en el espacio, esas partículas atrapadas en la ionosfera.

Cada fotón arranca un electrón

3. Los fotones tienen energía

Los fotones transportan cantidades de energía de manera imperceptible por nuestros sentidos

La descripción anterior de un fotón como un portador de radiación electromagnética es utilizada con frecuencia por los Físicos.

Sin embargo, en física teórica, un fotón puede considerarse como un mediador para cualquier tipo de interacción electromagnética.
La idea de la luz como partícula retornó con el concepto moderno de fotón, (los cuantos de luz son los fotones).

El concepto de fotón ha llevado a avances muy importantes en física teórica y experimental, tales como la teoría cuántica de campos.

De acuerdo con el modelo uniforme de física de partículas los fotones son los responsables de producir todos los campos eléctricos y magnéticos, y a su vez son el resultado que las leyes físicas tengan cierta simetría en todos los puntos del espacio-tiempo.

Por ejemplo, los fotones en su viaje desde el centro del Sol sufren tantas colisiones, que la energía radiante tarda aproximadamente un millón de años en llegar a la superficie

Como todos los cuantos, el fotón presenta propiedades corpusculares y ondulatorias. Se comporta como una onda en fenómenos como la refracción que tiene lugar en una estructura atómica.

Estructura de un átomo

El fotón fue llamado originalmente por Albert Einstein como cuanto de luz.

El nombre moderno “fotón” proviene de la palabra griega que significa luz.

La idea de la luz como partícula retornó con el concepto moderno de fotón

El fotón tiene masa cero y viaja en el vacío con una velocidad constante.

Como todos los cuantos, el fotón presenta propiedades corpusculares y ondulatorias («dualidad onda-corpúsculo»).

En su lugar se habla de las probabilidades de que tenga una cierta polarización, posición, o cantidad de movimiento.

Por ejemplo, aunque un fotón puede excitar a una molécula, a menudo es imposible predecir cuál será la molécula excitada.

La descripción anterior de un fotón como un portador de radiación electromagnética es utilizada con frecuencia por los físicos. Sin embargo, en física teórica, un fotón puede considerarse como un mediador para cualquier tipo de interacción electromagnética.

Capas N y P en Celdas Solares Fotovoltaicas

En particular, explicaba cómo la energía de la luz dependía de la frecuencia (dependencia observada en el efecto fotoeléctrico) y la capacidad de la materia y la radiación electromagnética para permanecer en equilibrio térmico.

En una célula fotovoltaica normal, cada fotón arranca exactamente un electrón dentro del material fotovoltaico. Luego, ese electrón suelto se puede aprovechar mediante cables que transmiten la corriente eléctrica.

«Los estudiosos confirman que cada fotón puede arrancar dos electrones. Esto hace que el proceso sea mucho más eficiente: En una célula corriente, cualquier exceso de energía transportada por un fotón se pierde en forma de calor, mientras que en el nuevo sistema la energía extra hace que se produzcan dos electrones en vez de uno.» Son aseveraciones de Científicos.

El concepto de fotón ha llevado a avances muy importantes en física teórica y experimental, tales como la teoría cuántica de campos y a inventos como el láser.

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