electronica

CELDAS SOLARES
INTRODUCCION
La energía eléctrica no esta presente en la naturaleza como fuente de energía primaria y, en
consecuencia, sólo podemos disponer de ella mediante la transformación de alguna otra forma de
energía. Es por eso que han surgido todo tipo de plantas generadoras de energía a partir de
combustibles fósiles, sin embargo, se ha notado que esta forma de generación producemucha
contaminación y devastación de los recursos naturales con los que cuenta nuestro planeta. Las
llamadas "energías alternativas" son aquellas cuyo uso no genera contaminación y entre ellas
podemos citar la energía eólica o la energía solar. La generación de este tipo de energía eléctrica
no produce contaminantes, en especial la energía solar, y es por eso que últimamente ha tomado
muchaimportancia debido al mal estado en el que se encuentra nuestro ecosistema.
El hombre ha aprendido recientemente a transformar la energía solar en eléctrica mediante
diferentes procedimientos. Algunos de ellos, los llamados heliotérmicos o fototérmicos, operan
sobre principios semejantes a los de las centrales térmicas y nucleares convencionales y por otro
lado se encuentran los llamadosfotovoltaicos, los cuales significan una importante simplificación
respecto a los procesos energéticos convencionales. Las células o celdas fotovoltaicas son
dispositivos capaces de transformar la radiación solar en electricidad; son dispositivos estáticos,
es decir, carecen de partes móviles.
La conversión directa de la energía solar en electricidad, depende del efecto fotoeléctrico que
ya habíasido descubierto en diversas formas en el siglo XIX. El efecto fotoeléctrico, es la
emisión de electrones de una superficie sólida (o líquida) cuando se irradia con emanaciones
electromagnéticas. Debemos señalar que hay dos tipos de efectos fotoeléctricos en las celdas
solares. El primero es el interno, donde ciertos portadores de carga se ven liberados dentro del
seno de un material mediante laabsorción de fotones energéticos. En el caso del efecto
fotoeléctrico externo, se emiten electrones libres mediante la absorción de fotones energéticos.
Partiendo de una oblea de Si (disco muy delgado) se produce una celda
solar una vez que se ha creado el campo eléctrico interno y después de preparar los contactos
eléctricos adecuados. El campo eléctrico debe ser superficial para que laradiación solar llegue
fácilmente hasta él. Los contactos eléctricos que se hacen en ambas caras de la oblea son de
geometría y características especiales. La cara que no recibe la radiación se recubre totalmente,
mientras que la cara expuesta a los rayos solares sólo se cubre parcialmente mediante un
electrodo metálico en forma de red. Esto permite que el electrodo recoja en forma eficiente losportadores de carga eléctrica generados en el interior de la oblea.
En años recientes ha habido un creciente interés por la celda solar como una fuente alternativa
energía, Cuando consideramos que la densidad de potencia recibida del sol al nivel del mar es de
aproximadamente 100 mW/cm2 (1 kW/m2). En verdad es ésta una fuente de energía que requiere
más investigación y desarrollo paramaximizar la eficiencia de la conversión de energía solar a
eléctrica.

U4 –T1 Introducción -

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CONSTRUCCIÓN
La construcción básica de una celda solar de unión p-n de silicio se presenta en la figura 1.
Como se muestra en la vista superior, se hace todo tipo de esfuerzos para asegurar que el área
superficial perpendicular al sol sea máxima. Además nótese que la capa metálica conectada almaterial tipo n y el grosor de este mismo son tales que aseguran que un número máximo de
fotones de energía luminosa alcancen la unión. Un fotón de energía luminosa en esta región
puede chocar con un electrón de valencia e Impartirle suficiente energía para que abandone el
átomo padre. El resultado es una generación de electrones libres y huecos. Este fenómeno
ocurrirá a cada lado de la unión....