Derivados Del Silicio

Derivados del silicio
“Celdas solares y circuito integrado”
¿Qué son las celdas solares?
Las células o celdas solares son dispositivos que convierten energía solar en electricidad, ya sea directamente vía el efecto fotovoltaico, o indirectamente mediante la previa conversión de energía solar a calor o a energía química.
La forma más común de las celdas solares se basa en el efectofotovoltaico, en el cual la luz que incide sobre un dispositivo semiconductor de dos capas produce una diferencia del fotovoltaje o del potencial entre las capas. Este voltaje es capaz de conducir una corriente a través de un circuito externo de modo de producir trabajo útil.
¿Qué se entiende por eficacia de una celda fotovoltaica?
La eficacia, en este caso se refiere a la capacidad de conversión de luzen electricidad, y corresponde a la relación porcentual entre la energía eléctrica generada y la energía luminosa utilizada para obtenerla.

¿Por qué el silicio?
El silicio es abundante en la naturaleza, constituyendo aproximadamente el 28% de la corteza terrestre. A la vez, es un material semiconductor, es decir, tiene propiedades entre un aislante (que no conduce electricidad) y un conductor(que la conduce sea cual sea la condición en que se encuentre). La conducción de corriente se produce cuando electrones pasan de la banda de valencia a la banda de conducción. En un aislante, la energía que separa estas bandas es muy grande, por lo que este paso no ocurre. En cambio, un material semiconductor como silicio conduce electricidad en ciertas condiciones, si se la entrega la energíanecesaria para que los electrones “salten” de la banda de valencia a la de conducción, por ejemplo entregándole energía calórica o energía luminosa.
¿Cómo es la estructura y el funcionamiento de una celda fotovoltaica?
La estructura básica de una celda fotovoltaica puede verse en la Figura 1 a. El silicio tipo n está dopado (contaminado intencionalmente) como fósforo, que contiene un electrónadicional de valencia respecto a silicio, lo que genera un exceso de electrones, los que están disponibles para conducir electricidad. El silicio tipo p está dopado con boro, que tiene un electrón menos que silicio, de manera que se generan vacancias (huecos) o centros positivos.
¿Qué ocurre en ausencia de luz?
Al poner en contacto el silicio tipo n y silicio tipo p, inicialmente y en formaespontánea, los electrones en exceso de la capa n migran hacia la capa p, para ocupar los huecos disponibles. De esta manera, la zona de juntura p-n queda libre de cargas (zona de agotamiento). La zona adyacente a la misma tiene concentraciones de carga minoritarias (negativas en el lado p y positivas en el lado n) cuya acumulación en esta zona crea una diferencia de voltaje, que impide el desplazamientoanterior, es decir, la corriente de desplazamiento se anula: la juntura p-n alcanza un estado de equilibrio, Figura 1 b
¿Qué ocurre en presencia de luz?
Al hacer incidir luz sobre la celda, figura 1 c, el material anti reflectante ayuda a guiar los rayos solares hacia el interior de la celda. Al acceder a la zona n, debido al efecto fotoeléctrico, la energía de los fotones libera electrones delsilicio, los que pueden así “escapar” del núcleo al que están ligados, dejando un “hueco” son móviles, es decir, puedes migrar a lo largo de la capa n, aunque en esta capa los electrones son los portadores mayoritarios. Lo mismo ocurre en la capa p, pero en ella los “huecos” son los portadores mayoritarios. Los electrones liberados en la capa n tienden a unirse a los centros positivos de la capa p.Si los terminales (electrodos) de la celda fotovoltaica son conectados entre sí a través de cables, interponiendo en el camino una resistencia eléctrica (una ampolleta, por ej.) se genera un circuito a lo lardo del cual circulará corriente eléctrica, la cual sirve para encender la ampolleta. La potencia de la celda viene dada por el producto de los valores instantáneos de voltaje y de corriente...