Proyecto de tesis

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EFECTO FOTOVOLTAICO.

El efecto fotoelectrico o fotovoltaico consiste en la conversión de luz en electricidad, mediante algunos materiales (semiconductores) que tienen la propiedad de absorber fotones y emitir electrones. La presencia de luz hace que se genere una fuerza electromotriz a través del límite de dos sustancias (juntura p-n). En las células solares fotovoltaicas, esta fuerzaelectromotriz genera un paso de corriente proporcional al flujo luminoso que reciben. Tiene la ventaja de no requerir tensión auxiliar, por eso es utilizado para la conversión directa de energía solar en energía eléctrica. Para entender mejor de que manera funciona el efecto fotovoltaico es necesario abordar ciertos conceptos básicos.

2.2.- Semiconductores.

Eléctricamente hablando, existen trestipos de materiales:
 Conductores: Los electrones de valencia están poco ligados al núcleo y pueden moverse con libertad dentro de la red cristalina con un pequeño agente externo.
 Semiconductores: Los electrones de valencia están mas ligados al núcleo pero basta una pequeña cantidad de energía para que se comporten como conductores
 Aislantes: Tienen una configuración muy estable con loselectrones de valencia mas ligados al núcleo; la energía para separarlos de éste es muy grande.
La principal característica de los materiales semiconductores es que la energía para separar ciertos electrones de su núcleo es similar a la energía de los fotones que forman parte de los rayos solares.
Cuando la luz solar incide sobre el material semiconductor, se rompen los enlaces entre el núcleo y loselectrones de valencia, los cuales quedan libres para circular por el semiconductor.
Al lugar que deja el electrón al desplazarse se le denomina hueco y tiene carga eléctrica positiva (de igual valor que la del electrón pero de signo contrario).

2.2.1.- Recombinación de pares electrón hueco.

Los electrones libres y los huecos tienden a recombinarse perdiendo su actividad, el hueco es unenlace covalente no satisfecho, si un electrón atraviesa la zona de un hueco puede quedar atrapado en el, para que esto no ocurra es necesario crear en el interior del material un campo eléctrico. Esto mediante la unión de un semiconductor de tipo “n”, y un semiconductor tipo “p”. Cuyo proceso lo daremos a conocer mas adelante.

2.2.2.- El silicio y la unión p-n

En la construcción de célulasfotovoltaicas el semiconductor mas usado es el silicio y según la ordenación de sus átomos en la célula este puede presentarse como silicio amorfo, policristalino o monocristalino.

El silicio es el segundo material mas abundante en la corteza terrestre después del oxigeno. Presentado principalmente como arena, mediante métodos adecuados se obtiene silicio en su forma pura. El cristal desilicio puro (intrínseco) no posee electrones libres y por lo tanto resulta un mal conductor eléctrico, para cambiar esto se le agregan porcentajes de otros elementos, en un proceso que se denomina dopado.

Como el silicio tiene cuatro electrones de valencia para impurificarlo o doparlo se utilizan elementos que tengan tres o cinco electrones de valencia.

Impurezas pentavalentes (donadoras):constituidas por átomos que tienen cinco electrones de valencia, entre ellos se encuentra el fósforo, el antimonio, el arsénico mediante este tipo de dopado se obtiene un material con electrones libres o material con portadores de carga negativa. Un semiconductor dopado de esta manera se dice que es tipo n.

Impurezas trivalentes (aceptoras): son los materiales co adición de átomos con treselectrones de valencia, entre ellos se encuentra el boro, el galio, el indio. De esta manera se obtiene un material con déficit de electrones, o material con cargas positivas libres o huecos. Un semiconductor de estos se denomina tipo p.

Ambas capas separadas son eléctricamente nulas, pero al ser unidas, justamente en la unión p-n se genera un campo eléctrico, debido a que los electrones libres del...
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