Electricista

Célula fotoeléctrica


Célula solar monocristalina durante su fabricación


Símbolo de la célula fotovoltaica
Una célula fotoeléctrica, también llamada celda, fotocélula o célula fotovoltaica, es un dispositivo electrónico que permite transformar la energía lumínica (fotones) en energía eléctrica (flujo de electrones libres) mediante el efecto fotoeléctrico, generando energía solarfotovoltaica. Compuesto de un material que presenta efecto fotoeléctrico: absorben fotones de luz y emiten electrones. Cuando estos electrones libres son capturados, el resultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada como electricidad.
La eficiencia de conversión media obtenida por las células disponibles comercialmente (producidas a partir de silicio monocristalino) está alrededor del14%, pero según la tecnología utilizada varía desde el 6% de las células de silicio amorfo hasta el 14-22% de las células de silicio monocristalino. También existen Las células multicapa, normalmente dearseniuro de galio, que alcanzan eficiencias del 30%. En laboratorio se ha superado el 43% con nuevos paneles experimentales.1
La vida útil media a máximo rendimiento se sitúa en torno a los 25 años,período a partir del cual la potencia entregada disminuye por debajo de un valor considerable.
Al grupo de células fotoeléctricas para energía solar se le conoce como panel fotovoltaico. Los paneles fotovoltaicos consisten en una red de células solares conectadas como circuito en serie para aumentar la tensión de salida hasta el valor deseado (usualmente se utilizan 12V ó 24V) a la vez que seconectan varias redes como circuito paralelo para aumentar la corriente eléctrica que es capaz de proporcionar el dispositivo.
El tipo de corriente eléctrica que proporcionan es corriente continua, por lo que si necesitamos corriente alterna o aumentar su tensión, tendremos que añadir un inversor y/o un convertidor de potencia
Índice
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1 Principio de funcionamiento
2 Técnica defabricación
2.1 Células de silicio amorfo
2.2 Célula de silicio monocristalino
2.3 Células de silicio policristalino
2.4 Célula tándem
2.5 Célula multiunión
2.6 El semiconductor fbi
3 Uso
4 Investigación y desarrollo
5 Las tres generaciones de células fotoeléctricas
5.1 Primera Generación
5.2 La Segunda Generación
5.3 Tercera generación
5.4 Hoja de ruta de la energía fotovoltaica6 Eficiencia
7 Véase también
8 Notas
9 Referencias
10 Enlaces externos
Principio de funcionamiento[editar]


Estructura de una célula fotovoltaica.
En un semiconductor expuesto a la luz, un fotón de energía arranca un electrón, creando a la vez un «hueco» en el átomo excitado. Normalmente, el electrón encuentra rápidamente otro hueco para volver a llenarlo, y la energía proporcionada por el fotón,por tanto, se disipa en forma de calor. El principio de una célula fotovoltaica es obligar a los electrones y a los huecos a avanzar hacia el lado opuesto del material en lugar de simplemente recombinarse en él: así, se producirá una diferencia de potencial y por lo tanto tensión entre las dos partes del material, como ocurre en una pila.
Para ello, se crea un campo eléctrico permanente, a travésde una unión pn, entre dos capasdopadas respectivamente, p y n. En las células de silicio, que son mayoritariamente utilizadas, se encuentran por tanto:
La capa superior de la celda, que se compone de silicio dopado de tipo n.nota 1 En esta capa, hay un número de electrones libres mayor que en una capa de silicio puro, de ahí el nombre del dopaje n, negativo. El material permanece eléctricamenteneutro, ya que tanto los átomos de silicio como los del material dopante son neutros: pero la red cristalina tiene globalmente una mayor presencia de electrones que en una red de silicio puro.
La capa inferior de la celda, que se compone de silicio dopado de tipo p.nota 2 Esta capa tiene por lo tanto una cantidad media de electrones libres menor que una capa de silicio puro. Los electrones...