Que es una celda solar

¿Qué es una celda solar?
Un panel solar es un módulo que aprovecha la energía de la radiación solar. El término comprende a los colectores solares utilizados para producir agua caliente (usualmente doméstica) y a los paneles fotovoltaicos utilizados para generar electricidad.
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Figura 1. Panel fotovoltaico de silicio policristalino |
     Los paneles fotovoltaicos están formados pornumerosas celdas que convierten la luz en electricidad. Las celdas comúnmente son llamadas celdas solares y algunas veces células fotovoltaicas. Estas celdas aprovechan el efecto fotoeléctrico para transformar la energía del Sol y hacer que una corriente eléctrica circule en un circuito.
Un poco de historia
Las primeras observaciones de fenómenos que relacionan la luz y electricidad datan deprincipios del siglo XIX. A lo largo de ese mismo siglo se describieron diferentes relaciones entre la luz, diversos materiales y la electricidad:
* El efecto fotoemisivo, consistente en la emisión de partículas cargadas por un metal iluminado.
* El efecto fotoconductivo, que describe la variación de la conductividad eléctrica de un material al ser iluminado y
* El efecto fotovoltaico, en cualse genera una fuerza electromotriz en el material, descrito por Alexandre-Edmond Becquerel en 1839.
 
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Figura 2.  A. E. Becquerel |
   Los trabajos en el efecto fotovoltaico llevaron a Chapin, Fueller y Pearson a desarrollar, en 1945, en los laboratorios Bell, la primera celda capaz de convertir radiación solar en energía eléctrica. También en ese mismo año se comenzaron a fabricar conéxito las primeras celdas solares de capa delgada, mediante la realización de contactos de diversos metales con CdS (sulfuro de cadmio).
   En el año 1977 algunos investigadores sorprendieron al mundo revelando que ciertos materiales plásticos, bajo ciertas condiciones, podían convertirse en semiconductores. Su descubrimeinto fue recompensado con el premio Nobel de química en el año 2000.Materiales utilizados
La materia base de las celdas son materiales semiconductores también utilizados en otros dispositivos como diodos, transistores y circuitos integrados. Actualmente existe una amplia gama de celdas que utilizan diferentes materiales y estructuras. Los materiales más comúnmente utilizados son el silicio monocristalino y el silicio multicristalino (o policristalino). Más económicaspero considerablemente menos eficientes son las celdas de silicio amorfo, aplicadas en un principio a relojes, calculadoras e ingenios de baja potencia pero también disponibles en módulos para instalaciones de mayor tamaño. Otros materiales utilizados comercialmente son el teluro de cadmio y el diseleniuro de indio, que prometen eficiencias aceptables combinadas con precios más bajos.
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Figura3. Proporción estimada de las distintas tecnologias. |

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     Otras tecnologías de lámina delgada incluyen: silicio multicristalino, seleniuro de cobre e indio/sulfuro de cadmio, teluro de cadmio/sulfuro de cadmio y arseniuro de galio. Las celdas de lámina delgada tienen muchas ventajas incluyendo una fabricación (deposición y un ensamblado) más fácil, la capacidad de ser depositadas ensubstratos o materiales de construcción baratos, la facilidad de la producción en masa, y la gran conveniencia para aplicaciones grandes.
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Figura 4. Estructuras y ejemplos de los distintos tipos de silicio utilizados en la fabricación de celdas solares. |
     Recientemente se ha popularizado el desarrollo celdas fotovoltaicas de polímeros (también llamadas celdas orgánicas) comoalternativa a las de silicio, estas celdas están basadas en polímeros y suelen contener fullerenos que le ayudan a generar los portadores de carga. Actualmente existe una extensa investigación en este tipo de celdas cuyo principal problema es su baja eficiencia (alrededor del 6%), sin embargo se ha logrado obtener eficiencias del 10% en laboratorio usando técnicas de nanoestructuración con la formación...