Celdas fotovoltaicas

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7mo INFORME DE VACACIONAL DE SENSORES:
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PRÁCTICA 14 – CELDAS FOTOVOLTAICAS

RESUMEN: Es un dispositivo semiconductor sensible a la luz, el cual genera una diferencia de potencial, relacionada con la luz incidente a la que sea expuesta.

ABSTRACT: It’s a light-sensitive semiconductor device, which generates a voltage related to incidentlight.

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OBJETIVOS
Al acabar esta práctica, el estudiante será capaz de:
1. Conocer el funcionamiento de una celda fotovoltaica.
2. Conocer las propiedades y principios de funcionamiento de este dispositivo.
3. Desarrollar un control de luz a partir del uso de este dispositivo.

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MARCOTEÓRICO

CELDA FOTOVOLTAICA
Las celdas fotovoltaicas son elementos que producen electricidad al incidir la luz sobre su superficie. La fuente de luz utilizada generalmente es el sol, considerando su costo marginal nulo. Estas celdas también son conocidas como baterías solares, fotopilas o generadores helio voltaicos.
 
Dado que cada elemento puede generar una cantidad reducida deelectricidad, en sus orígenes se destinaron a alimentar consumos pequeños con requerimientos particulares, como los de la exploración espacial. Con el avance tecnológico este campo se fue ampliando, como se puede ver en detalle en la bibliografía sugerida al final. Generalmente se las agrupa en disposiciones serie-paralelo, formando paneles solares para aumentar la potencia generada.
 
La fiabilidad de lasceldas solares es muy grande y no necesitan mantenimiento. Son bastante insensibles a las variaciones climáticas y a los agentes atmosféricos, salvo, como es lógico, los que impiden la llegada de la luz.
 
Su desarrollo empezó en el año 1839 cuando Becquerel descubrió que si se ilumina uno de dos electrodos sumergidos en un electrolito, aparece entre ambos una diferencia de potencial, dandolugar al efecto fotovoltaico. En 1876, mientras Adams y Day se hallaban experimentando con la conductividad de unas varillas de selenio amorfo embebidas en hierro, descubrieron que se creaba una diferencia de potencial cuando sus aparatos eran iluminados.
 
Por otra parte, en el año 1873, W. Smith observó una variación de la capacidad de conducción del selenio por efecto de la luz. A partir de esedescubrimiento, denominado efecto fotoconductivo, Siemens construyó un fotómetro, que contribuyó a la divulgación del nuevo fenómeno.
 
En 1887, investigando la descarga eléctrica entre dos electrodos usada como fuente de ondas electromagnéticas, Hertz descubrió el efecto fotoeléctrico externo o fotoemisión, observando que la intensidad de la descarga aumentaba si radiaba el electrodo positivocon luz ultravioleta, lo que sugirió que las superficies iluminadas emitían más electrones. En 1888 Hallwachs analizó este efecto en profundidad y además descubrió que si radiaba un electrodo negativo no se observaba ninguna variación. Cabe señalar en aquel entonces se utilizaban superficies metálicas pulidas de selenio policristalino de alto grado de pureza y doce años después Hallwachs observó elmismo fenómeno en un semiconductor compuesto por cobre y óxido cuproso.
 
Las experiencias posteriores demostraron que la emisión electrónica aumenta cuando se aumenta la intensidad de la radiación que incide sobre la superficie del metal, ya que hay mas energía disponible para liberar electrones; pero también se observa que depende en forma característica de la frecuencia de la radiaciónincidente y que hay una frecuencia límite por debajo de la cual no se emiten fotoelectrones por mas que se aumente la intensidad de la radiación.
 
Por su parte, en el año 1900 Planck desarrolló la teoría cuántica, que le permitió a Einstein explicar la fotoemisión en 1905. De manera simplificada, esta explicación indica:
 
1 - La luz recibida se debe considerar como una lluvia de partículas...
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