Como funcionan los paneles solares

Por qué es buena la energía solar

La fotovoltaica es la conversión directa de la luz en electricidad a nivel atómico. Algunos materiales presentan una propiedad conocida como efecto fotoeléctrico que hace que absorban fotones de luz y liberen electrones. Cuando estos electrones libres son capturados, se produce una corriente eléctrica que puede ser utilizada como electricidad.

El efecto fotoeléctrico fue observado por primera vez por un físico francés, Edmund Bequerel, en 1839, que descubrió que ciertos materiales producían pequeñas cantidades de corriente eléctrica cuando se exponían a la luz. En 1905, Albert Einstein describió la naturaleza de la luz y el efecto fotoeléctrico en el que se basa la tecnología fotovoltaica, por lo que posteriormente obtuvo el premio Nobel de Física. El primer módulo fotovoltaico fue construido por los Laboratorios Bell en 1954. Se presentó como una batería solar y no pasó de ser una curiosidad, ya que era demasiado caro para su uso generalizado. En la década de 1960, la industria espacial comenzó a hacer el primer uso serio de la tecnología para proporcionar energía a bordo de las naves espaciales. Gracias a los programas espaciales, la tecnología avanzó, se estableció su fiabilidad y el coste empezó a disminuir. Durante la crisis energética de los años setenta, la tecnología fotovoltaica fue reconocida como fuente de energía para aplicaciones no espaciales.

Producción de paneles solares

Una célula solar está formada por dos tipos de semiconductores, denominados silicio de tipo p y de 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”.

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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 une a sus átomos vecinos de silicio, pero un electrón no participa en la unión. 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).

Cómo funcionan los paneles solares detallados

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¿Sabía que la energía que el sol proporciona a la tierra durante una hora podría satisfacer las necesidades energéticas mundiales durante un año? Sin duda, el sol es una poderosa fuente de energía, y aunque no podamos más que recoger una fracción de esta energía, sin embargo, aprovechar este poder mediante la instalación de paneles solares puede suponer una importante diferencia para el planeta.

Gracias a las subvenciones disponibles para los paneles solares, así como a los precios cada vez más competitivos del mercado, la energía solar se ha convertido en la principal fuente de energía para cada vez más familias. La tecnología ha mejorado drásticamente en los últimos años y se ha complementado con sistemas de almacenamiento de baterías solares, convirtiendo la energía solar en una fuente de energía limpia mucho más eficiente.

Pros y contras de la energía solar

Nuestro sol es un reactor nuclear natural. Libera pequeños paquetes de energía llamados fotones, que recorren los 149,6 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.

La energía solar no genera electricidad todo el tiempo, pero sí cuando más se necesita. Esto incluye las horas del día y los periodos soleados y calurosos, cuando la demanda de electricidad es máxima.

Cuando los fotones golpean una célula solar, desprenden electrones de sus átomos. Si se conectan conductores a los lados positivo y negativo de una célula, se forma un circuito eléctrico. Cuando los electrones fluyen por ese circuito, generan electricidad. Un panel solar se compone de varias células, y varios paneles (módulos) pueden conectarse entre sí para formar un conjunto solar. Cuantos más paneles se puedan desplegar, más energía se puede esperar generar.

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Los paneles solares fotovoltaicos (FV) están formados por muchas células solares en distintos tipos de envoltorios de vidrio. Las células solares están hechas de silicio, como los semiconductores. Están construidas con una capa positiva y una capa negativa, que juntas crean un campo eléctrico, como en una batería. Los paneles solares de SunPower también están recubiertos con adhesivos conductores de grado aeroespacial y encapsulantes patentados para proteger estas células y minimizar la degradación por la exposición al medio ambiente.