Como funcionan las celdas solares

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¿Cómo funcionan las celdas solares?
Una celda solar (o fotovoltaica), convierte la luz solar en energía eléctrica. Otras fuentes de luz distintas al Sol pueden ser usadas, pero la luz del Sol es gratis (por ahora).
El consumo total de energía en nuestro planeta, basado en el uso de formas convencionales de energía como el petróleo, carbón, electricidad u otras, representa alrededor de 1% deltotal de la energía solar que llega a la superficie de nuestro planeta. Esto da una idea del potencial de la energía solar.
El primer reporte sobre el efecto foto voltaico, se debe al científico francés Henry Becquerel el cual, en 1839, observó una fuerza electromotriz (un voltaje) que se originaba al iluminar electrodos de platino u oro inmersos en una solución alcalina o ácida. El primer informe delfenómeno observado en un sólido se debe a W. G. Adams y R.E. Day en 1877, quienes observaron el efecto en una pequeña barra de selenio en cuyos extremos habían fundido electrodos de platino. Por los próximos 30 años la primera aplicación práctica la constituyó el medidor de luz para fotografía y como sensor de luz en instrumentos ópticos.
Fue Albert Einstein quien en 1905 escribió el trabajocientífico con la teoría que explicaba este fenómeno, trabajo por el cual recibió el Premio Nobel de Física en 1921. Es este un fenómeno cuántico y evidencia el que la energía contenida en la luz, se entrega en paquetes de energía o cuantos.
Este fenómeno y su teoría, constituyen un pilar de la Mecánica Cuántica, que estudia los fenómenos a escala atómica (tales como la interacción entre la materia yla luz), pues evidencia, de manera dramática, la dualidad onda partícula de la luz. Hasta entonces, había teorías que consideraban la luz como un fenómeno ondulatorio y otras que la consideraban un fenómeno corpuscular. pero este fenómeno muestra la naturaleza dual de la luz: a veces onda, a veces partícula.
La radiación incidente sobre la superficie foto sensible puede ser electromagnética (luzinfraroja, visible, ultra violeta, rayos x o gamma), o radiación de partículas cargadas (electrones, protones, partículas alfa o beta).
La luz incidente sobre la superficie de ciertos materiales (el más usado es el silicio), da lugar a una corriente de electrones (a veces denominados foto electrones en consideración a su origen).
El flujo de electrones es una corriente continua unipolar (que nocambia de sentido), pero cuya intensidad es proporcional a la frecuencia (el color) de la luz incidente y es función de la energía de ligazón de un electrón a su red atómica, siendo este último un parámetro característico del material.
Una celda solar comercial es un "sandwich" de silicio dopado (mezclado) con fósforo (lado negativo) y boro (lado eléctricamente positivo).
La figura a continuaciónilustra el proceso descrito:
Cuando una celda es expuesta a la luz (se expone el lado negativo), si los fotones que llegan a la superficie tienen una energía mayor que la necesaria para liberar a un electrón desde la red de la cual forman parte, surge una corriente de foto electrones. Debe ocurrir que la energía de los fotones es mayor que la energía de ligazón de los electrones al material, queexista una juntura semi conductora que impida la recombinación de portadores positivos y negativos y que la vida media de los portadores permita sostener un flujo de corriente a través de una carga útil.
El silicio es el componente principal de la sílice (combinación de silicio y oxígeno que abunda en la naturaleza, formando el cuarzo, el cristal de roca, etcétera) de las arenas de las playas. Luegode depurar el silicio, se fabrican bloques de silicio mono cristalino (depende de las técnicas de fabricación), de los cuales se obtienen obleas las cuales son dopadas con boro y luego con fósforo. Provistas de contactos eléctricos adecuados se conectan con otras celdas, dando lugar a los grandes paneles o módulos solares de uso comercial e industrial (las etapas del proceso se ilustran en las...
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