¿Cómo funcionan las placas solares?

Paneles solares

Al capturar la energía del sol y convertirla en electricidad para su hogar o negocio, la energía solar es una solución clave para combatir la actual crisis climática y reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles.

Nuestro sol es un reactor nuclear natural. Libera diminutos paquetes de energía llamados fotones, que recorren los 93 millones de kilómetros que separan el sol de la Tierra en unos 8,5 minutos. Cada hora, suficientes fotones impactan en nuestro planeta para generar suficiente energía solar como para, en teoría, satisfacer las necesidades energéticas mundiales de todo un año.

En la actualidad, la energía fotovoltaica representa sólo cinco décimas del 1% de la energía consumida en Estados Unidos. Pero la tecnología solar está mejorando y el coste de la energía solar está bajando rápidamente, por lo que nuestra capacidad de aprovechar la abundancia de energía del sol está en aumento.

En 2017, la Agencia Internacional de la Energía mostró que la energía solar se había convertido en la fuente de energía de más rápido crecimiento en el mundo – marcando la primera vez que el crecimiento de la energía solar había superado el de todos los demás combustibles. Desde entonces, la energía solar ha seguido creciendo y batiendo récords en todo el mundo.

Cómo funciona la energía solar paso a paso

En pocos años han pasado de ser un artefacto futurista a formar parte de nuestra vida cotidiana. Te explicamos cómo funcionan los paneles solares, una de las claves para garantizar que el futuro del planeta sea renovable.

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Poco a poco, los paneles solares se han ido incorporando al paisaje urbano. Los encontrarás si te fijas en las azoteas de los edificios de nueva construcción, ya que son obligatorios en la mayoría de los casos.

Cuando la célula solar se expone al sol, los fotones son capaces de mover los electrones desde la parte donde sobra carga negativa hacia la parte donde falta. Este movimiento de electrones es lo que conocemos como corriente eléctrica.

A medida que los fotones liberan electrones, se genera más y más electricidad. Los electrones que no se utilizan o que provienen del viento vuelven al panel negativo, haciendo que todo vuelva a empezar en un proceso sin fin.

Los inversores de tensión cambian suave y constantemente el sentido de la corriente continua y la convierten en corriente alterna. ¿Por qué? Para que le sea útil, ya que la mayoría de los electrodomésticos necesitan corriente alterna para funcionar.

Cómo se fabrican las células fotovoltaicas

Los paneles solares están formados por varias capas de material. La capa superior de vidrio protege las unidades individuales más pequeñas llamadas células solares. Las células solares tienen dos capas de silicio semiconductor. El silicio reúne los electrones y permite que se muevan a través de una carga positiva y negativa. Cada célula solar está interconectada para formar el panel solar.

Los paneles solares utilizan los fotones producidos por la luz solar para generar electricidad en corriente continua (CC). Cuando los fotones inciden en el panel, son absorbidos por el material de silicio semiconductor del panel. Durante este proceso, los electrones se separan de los átomos y se mueven por la célula solar. Este movimiento de los electrones es lo que genera la electricidad de corriente continua (CC). La electricidad de CC fluye entonces hacia el inversor del sistema, donde se convierte en electricidad de corriente alterna (CA).    La CA es el tipo de electricidad que se necesita para suministrar energía a la propiedad.

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Por qué es buena la energía solar

Una célula solar está formada por dos tipos de semiconductores, denominados silicio tipo p y tipo n. El silicio de tipo p se produce añadiendo átomos -como el boro o el galio- que tienen un electrón menos en su nivel de energía exterior que el silicio.    Como el boro tiene un electrón menos del necesario para formar los enlaces con los átomos de silicio circundantes, se crea una vacante de electrones o “agujero”.

El silicio de tipo n se fabrica incluyendo átomos que tienen un electrón más en su nivel externo que el silicio, como el fósforo. El fósforo tiene cinco electrones en su nivel de energía exterior, no cuatro. Se enlaza con sus átomos vecinos de silicio, pero un electrón no participa en el enlace. En cambio, es libre de moverse dentro de la estructura del silicio.

Una célula solar está formada por una capa de silicio de tipo p colocada junto a una capa de silicio de tipo n (Fig. 1). En la capa de tipo n, hay un exceso de electrones, y en la capa de tipo p, hay un exceso de huecos con carga positiva (que son vacantes debido a la falta de electrones de valencia). Cerca de la unión de las dos capas, los electrones de un lado de la unión (capa tipo n) se desplazan hacia los huecos del otro lado de la unión (capa tipo p). Esto crea un área alrededor de la unión, llamada zona de agotamiento, en la que los electrones llenan los huecos (Fig. 1, primer plano).