Celdas Fotovoltaicas

Definición

Las Celdas Fotovoltaicas, son sistemas fotovoltaicos que convierten directamente parte de la luz solar en electricidad. Algunos materiales presentan una propiedad conocida como efecto fotoeléctrico en su forma más simple, estos maetriales se compone de un ánodo y un cátodo recubierto de un material fotosensible. La luz que incide sobre el cátodo libera electrones que son atraídoshacia el ánodo, de carga positiva, originando un flujo de corriente proporcional a la intensidad de la radiación, que hace que absorban fotones de luz y emitan electrones. Cuando estos electrones libres son capturados, el resultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada como electricidad. Las celdas fotovoltaicas se fabrican principalmente de silicio (el segundo elemento más abundante enla corteza terrestre). Actualmente, existen celdas fotovoltaicas, por ejemplo, en nuestras calculadoras solares así como en los cohetes espaciales.
Principio de Funcionamiento


La conversión directa de luz en electricidad a nivel atómico se llama generación fotovoltaica. Algunos materiales presentan una propiedad conocida como efecto fotoeléctrico, que hace que absorban fotones de luz yemitan electrones. Cuando se captura a estos electrones libres emitidos, el resultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada como energía para alimentar circuitos. Las celdas fotovoltaicas, llamadas también celdas solares, están compuestas de la misma clase de materiales semiconductores que se usan en la industria microelectrónica, como por ejemplo el silicio.

Una delgada láminasemiconductora, especialmente tratada, forma un campo eléctrico, positivo en un lado y negativo en el otro. Cuando incide energía luminosa sobre ella, los electrones son golpeados y extraídos de los átomos del material semiconductor. Como se han dispuesto conductores eléctricos en forma de una rejilla que cubre ambas caras del semiconductor, los electrones circulan para formar una corriente eléctricaque aporta energía. Cuando la luz solar pega en una celda sola resta puede ser : reflejada, absorvida o pasasr limpiamente a través de esta. No obstante, solo aquella luz absorvida es la que vá a generar electricidad. La energía de la luz es transferida a electrones en los átomos de la célda foto voltaica. Con su nueva energía , estos escapan de sus posiciones normales en los átomos del materialsemiconductor foto voltaico y se convierten en parte del flujo electrico.

Esquema Electrico del Efecto Fotoelectrico
Para inducir el campo eléctrico construido dentro de una célula foto voltaica, se ponen dos capas de materiales semiconductores ligeramente distintas en contacto entre sí. La primera es una capa semiconductora del tipo n con abundancia de electrones con carga negativa. La otracapa semiconductora es del tipo con abundancia de "hoyos" que tienen una carga positiva. Aunque ambos materiales son eléctricamente neutros, la silicona del tipo n tiene electrones de sobra y la silicona del tipo p tiene a su vez agujeros de sobra. Colocando estos como sandwich se crea entonces un punto de salida p/n en su fase intermedia creandose entonces ahí y por esta razon un campo de fuerzaelectrico. Cuando n - y silicón del p-tipo entra en el contacto, los electrones del exceso mueven del lado del n-tipo al lado del p-tipo. El resultado es un aumento de cargo positivo a lo largo del lado del n-tipo de la interface y un aumento de cargo negativo a lo largo del lado del p-tipo.

Juntura N - P en una celda solar o fotovoltaica
Debido al flujo de electrones y agujeros, los dossemiconductores se comportan como una batería, creando un campo eléctrico en la superficie dónde ellos se juntan en la union o juntura p/n. El campo electrico obliga a los electrones a trasladarse desde el semiconductor hacia la superficie negativa de donde quedan disponibles para ser ocupados por algun circuito electrico o acumulación. Al mismo tiempo los hoyos se mueven en direccion contraria hacia...