Conceptos Teoricos Del Efecto Fotovoltaico

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA
Tema 2. Conceptos teóricos. El efecto fotovoltaico.

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ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA
TEMA 2. CONCEPTOS TEORICOS. EL EFECTO FOTOVOLTAICO.

INDICE:
1.
2.
3.
4.
5.
6.

Introducción ………………………………………………………………………… 3
La conversión fotovoltaica……………………………………………………..…. 4
Conceptos elementales……………………………………………………….… 14Tecnología de las células solares ...…...………………………………………. 17
Otras tecnologías ………………………………………………………………... 24
Propiedades de las células solares ……………………………………………. 26

Tema 2. Conceptos teóricos. El efecto fotovoltaico.

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1. INTRODUCCIÓN
Vamos ahora a estudiar el núcleo del efecto fotovoltaico que es la conversión
de la luz en electricidad.
La palabrafotovoltaico viene del griego “photos” que significa luz y de “Volta”,
nombre del físico italiano que en 1800 descubrió la pila eléctrica.
No obstante, fue el sabio francés Antoine Bequerel quien por primera vez, en
1839, descubrió esta conversión particular de la energía, la variación de la
conductividad de un material bajo el efecto de la luz.
Las primeras células se emplearon en la fotografíapara medir las tasas de luz.
Antes de la llegada del silicio, esas células se hacían a base de selenio.
A diferencia de la pila clásica, donde se almacena la energía y se utiliza cuando
se quiere, la “fotopila”, solo produce electricidad si está expuesta a la luz.
Esta diferencia es fundamental. Todo elemento fotovoltaico es un convertidor
de energía que transforma la luz en corrienteeléctrica.

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2. LA CONVERSIÓN FOTOVOLTAICA
Vamos
Vamos a ver ahora cómo se produce esta conversión de energía.
Entran en juego tres fenómenos físicos, íntimamente ligados y simultáneos:
•
•
•

La
La absorción de la luz en los materiales.
La transferencia de energía de los fotones a las cargas eléctricas.La
La unión de las cargas.

Está
Está claro que un material debe tener propiedades ópticas y eléctricas
es
específicas
específicas para permitir la conversión fotovoltaica.
La absorción de la luz
La luz se compone de fotones, y cada uno de ellos es portador de una energía
que depende de su longitud de onda.
Estos
Estos fotones pueden penetrar ciertos materiales, e inclusoatravesarlos. Los
objetos transparentes al ojo humano, dejan pasar la luz visible.
Generalmente
Generalmente un rayo luminoso que incide sobre un sólido, puede sufrir tres
fenómenos ópticos:

•
•
•

Reflexión: la luz es reenviada a otra dirección por la superficie del objeto.
superficie
Transmisión:
Transmisión: la luz atraviesa el objeto.
Absorción: la luz penetra en el objeto y no sale. Laenergía se
transforma.

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Son
Son las propiedades ópticas del material en cuestión las que condicionan el
reparto de las tres contribuciones mencionadas.
Tomemos
Tomemos como ejemplo un trozo de vidrio rojo. Transmite luz roja, ya que
nuestro ojo la detecta. La parte reflejada es del 8% delflujo luminoso total con
todos los colores juntos, debido al índice de refracción del vidrio. El resto de la
debido
luz azul, amarilla, etc., es absorbida por la materia.
l,

Esta
Esta absorción es perceptible al tocar, bajo una claridad intensa, ya que el
vidrio se calienta. En efecto, en la mayoría de los materiales, la parte absorbida
de la luz se convierte en calor, es decir, enradiación infrarroja (de longitud de
onda comprendida entre 1 um, límite del espectro visible, y 1 mm, comienzo de
las ondas de radio.

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En un material fotovoltaico, una parte del flujo luminoso absorbido será
restituido bajo la forma de energía eléctrica. Poe ello, debemos partir de n
material...