Efecto fotovoltaico

3 El efecto fotovoltaico
El efecto fotoeléctrico es el desprendimiento de electrones de ciertos materiales por la
acción de luz u otra radiación electromagnética. Los diferentes efectos fotoeléctricos
son tres:
• Fotoemisivo o fotoexterno: provoca en el material un arranque de electrones con liberación
de los mismos. En una célula fotoeléctrica operada por este principio, los electronesemitidos se recolectan por un electrodo positivo. Bajo la influencia de un voltaje
aplicado se crea una corriente eléctrica linealmente proporcional a la intensidad
de luz incidida.
• Fotoconductivo o fotointerno: modifica la conductividad eléctrica del material. El incremento
en la conductividad eléctrica es proporcional a la intensidad de luz recibida y
causa un incremento en la corriente deun circuito externo. El efecto fotoconductivo
no genera energía pero se puede emplear en elementos sensores de luz (alumbrado
publico, automóvil...).
• Fotovoltaico: crea una fuerza electromotriz en el material (la presencia de luz hace
que se genere una fuerza electromotriz a través del límite de dos sustancias). En las
células solares fotovoltaicas, esa fuerza electromotriz que aparecegenera un paso
de corriente proporcional al flujo luminoso que reciben. Tiene la ventaja sobre los
demás procesos de no requerir tensión auxiliar, por eso es utilizado para la conversión
directa de energía solar en energía eléctrica.

Figura 4. Célula solar fotovoltaica.
3.1. La célula solar fotovoltaica
Los materiales utilizados en la fabricación de las células fotovoltaicas son lossemiconductores.
La principal propiedad de este tipo de materiales es que la energía necesaria
para separar a ciertos electrones de su núcleo es similar a la energía de los fotones
que constituyen la luz solar. Se les llama semiconductores debido a su comportamiento
eléctrico.
El silicio
El semiconductor más utilizado para la construcción de células solares fotovoltaicas es
el silicio, y en función dela ordenación de los átomos en la célula puede presentarse
como silicio amorfo, policristalino o monocristalino. Además existen otros materiales
semiconductores que también se utilizan en la fabricación de células solares, como el
germanio, el arseniuro de galio o el teluro de cadmio, por ejemplo.
El silicio es el segundo material más abundante en la tierra después del oxígeno. En
su estadonatural puede existir en cuatro formas (cristobalita, tridimita, cuarzo y lechatelierita).
La sílice (Si O2), o dióxido de silicio, es un mineral cristalino, blanco o transparente,
que es insoluble en agua.
Se utiliza mucho en la industria electrónica de componentes como base de todos los
transistores, circuitos integrados, diodos, y otros componentes electrónicos. Por ello, la
tecnología delsilicio está bien asentada.
La unión p-n
Un cristal semiconductor de silicio puro se denomina semiconductor intrínseco. En la
práctica los semiconductores se utilizan con impurezas añadidas voluntariamente, denominándose
entonces semiconductores extrínsecos.
La impurificación viene al incorporar a la estructura cristalográfica de un semiconductor
intrínseco átomos de un elemento diferente,que tenga mayor o menor número de
electrones de valencia que el material base. Como el silicio tiene cuatro electrones de
valencia, para impurificarlo, "doparlo" en el argot fotovoltaico, se utilizan elementos que
tengan tres o cinco electrones de valencia:
• Impurezas pentavalentes (donadoras). Son las constituidas por átomos que tienen
cinco electrones de valencia. Entre ellos se encuentranel fósforo, el antimonio y el
arsénico. Un semiconductor dopado de esta manera se dice que es de tipo n.
• Impurezas trivalentes (aceptoras). Son las de los materiales con átomos de tres electrones
de valencia. Entre ellos se encuentran el boro, el galio y el indio. Un semiconductor
dopado con impurezas trivalentes se dice que es de tipo p.
La creación de zonas con distintos tipos de...