Celdas Fotovoltaicas

CÉLULAS FOTOVOLTAICAS NANOTEXTURIZADAS

EIQ 020 Elementos de Ingeniería Química
Profesor: Enrique Cortés
Curauma Mayo 06, 2012

Barbara Cerro Quezada
barbara.cerro.q@pucv.cl
Estefanía Robles Vega
estefania.robles.v@pucv.cl


RESUMEN: Hoy en día es suma importancia buscar nuevas formas de obtención de energía renovable y ecológica. Si bien hay muchas y diversas formas de obtención, laque se desarrollará en el presente trabajo será a las celdas fotovoltaicas, las cuales tienen como fin el tratamiento de la luz solar para la obtención de energía eléctrica. En conjunto con ello se verá la aplicación de la nanotecnología a las celdas solares, donde se intenta aumentar la eficiencia de ellas por medio de un nanotexturizado, es decir, colocar estructuras a escala nano sobre lasuperficie de dicha celda, disminuyendo pérdida de fotones por reflexión y generando la mayor cantidad de energía eléctrica posible.
PALABRAS CLAVE: celdas fotovoltaicas, energía renovable, nanotecnología, nanotexturizados.


INTRODUCCIÓN


La energía renovable es obtenida de fuentes naturales teóricamente inagotables, ya sea porque existen en gran cantidad o porque se pueden renovar demanera natural. La tecnología fotovoltaica (del griego “foto” que significa luz y “voltaico” que significa eléctrico), básicamente consiste en convertir directamente radiación solar en energía eléctrica siendo una forma de obtención de energía renovable. Actualmente este sistema está siendo competitivo para las compañías eléctricas, puesto que ha llegado a zonas rurales (alumbrado público,viviendas, equipos de emergencia, entre otros) donde las grandes compañías no han llegado.
A través de los años, los estudios de la energía solar fotovoltaica han ido en aumento cada vez con más apoyo gubernamental mundial y un mayor interés en conservar las fuentes de energía no renovable.
La nanotecnología es un campo de las ciencias aplicadas que manipula materia a nivel de átomos y moléculas(nanomateriales, de 1 a 100nm.) Esta rama de la ciencia diseña, crea, sintetiza y manipula materiales a escala nano (prefijo griego que indica medida: 10-9), provocando que cada material presente propiedades totalmente nuevas y únicas, obteniendo un producto final de menor costo de producción.
En siguiente trabajo, se verán los sistemas fotovoltaicos con nanotexturizado, analizando el fenómenode la conversión directa de la luz solar en electricidad a nivel atómico, para ello es importante previamente conocer ciertos conceptos.
El efecto fotoeléctrico es la pérdida de electrones de un metal o fibra de carbono por acción de radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta), donde el fotón cede toda su energía al electrón, sacándolo de su órbita. El efecto fotovoltaico es untipo de interacción entre la luz y la materia, es una transformación parcial de la energía luminosa en eléctrica [1]. Ver figura 1.


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Figura 1: efecto fotoeléctrico
Un conductor es aquel que permite fácilmente el paso de la corriente por el debido al gran número de cargas libres que tiene dentro. Un aislante o no-conductor posee una mínima cantidad de cargas libres, mientras quelos semiconductores son materiales “intermedios,” puesto que conducen electricidad mejor que un aislante pero peor que un conductor, pueden comportarse de ambas maneras según las condiciones en las que se encuentre (presión, temperatura, campo eléctrico o magnético por ejemplo.) [2] Un material conductor tiene 1023 electrones de conducción por cm3, un aislante 1 electrón de conducción por cm3,mientras que un semiconductor puede poseer entre 1010 y 1013 electrones de conducción por cm3. Algunos ejemplos de metales semiconductores son cadmio, aluminio, galio, silicio, carbono, fósforo, antimonio, selenio, etcétera. Es posible volver conductor a un semiconductor agregándole impurezas que sean conductoras, según esto, existen 2 tipos de semiconductores:
- N (negativo): cuando el metal...