No cabe duda
que hablar de energía renovables, es hablar del sol, esa estrella que nos
proporciona el 100%, de la energías de carácter renovables,asi que para mi opinión
deberíamos de conocer algo de el.
El Sol
produce energía en forma de radiación electro magnética, que es la fuente energética
básica para la vida en la tierra, El origen de esta energía esta en el interior
del sol, donde hay una temperatura de unos 15 millones de grados, y tiene lugar
las reacciones de fusión, por las que cuatro átomos de hidrogeno dan lugar a dos
de helio, y la masa atómica sobrante, se trasforma en energía de acuerdo con la
celebre formula de Einstein, E = m * C². Es decir el sol se comporta como un reactor
de fusión situado a 150 millones de kilómetros, esta distancia es recorrida por
la luz entre unos 8 y 19 segundos.
Debido a la
gran distancia entre el Sol y la Tierra, la radiación solar en la superficie
terrestre es solo una pequeña parte de la emitida por el sol por unidad de
superficie el sol emite una radiación de unos 3,86 * 107W/m². En concreto , al planeta tierra llegan
como valor medio 1370W/m² que es la denominada como constante solar.
El Sol se
formo hace 4650 millones de años y le quedan unos 5000 millones de años, el sol
consume 600 millones de toneladas de hidrogeno por segundo, su temperatura
medias es de unos 6000ºC, las manchas solares son las mas frías con unos 4000ªC
y ocupa el 99% de la masa del sistema solar.
La materia prima necesaria para la fabricación de las células
fotovoltaicas es el silicio, Se suele extraerde minas de dióxido de silicio, denominado comúnmente Cuarzo (SIO2), Elcuarzo puro es un mineralsólido y trasparente aunque puede encontrarse
combinado con otras sustancias que le proporcionan distintas coloraciones.
Hace ya más de cien años (Becquerel , a mediados delsiglo XIX) se pudo alterar el comportamiento eléctrico
de ciertos materiales originando , bajo
unas condiciones determinadas , una corriente eléctrica, Desde entonces se Ha venido
investigandosobre las formas eficientes
de generar energía eléctrica a partir de
la radiación solar, y al dispositivo básico utilizado para conseguirlo se le
llama célula fotovoltaica o célula solar.
El principio de funcionamiento de las células solares es el
efecto fotovoltaico. Este efecto se basa en la unión de dos elementos semiconductores,
uno tipo n y
otro tipo p que provoca una diferencia de potencial en las
proximidades de esta unión.
Los fotones trasfieren la energía de la radiación solar
incidente a los electrones de los semiconductores, liberándolos de la red
cristalina a la que estaban unidos, (generación electrón-hueco).
En la red cristalina de silicio tendremos que sustituir unos
de sus átomos, que tienen cuatro electrones en su capa más externa, por otro
elemento que contenga cinco electrones en la capa exterior, Esto recibe el
nombre de “silicio dopado tipo n”. Las impurezas que se utilizan para
ser mezcladas con la capa cristalina de silicio tipo n suelenserarsénico,
antimonio, y el fosforo, siendo este ultimo el más común.
P = Fosforo5 e- en la última capa
En la parte inferior de la célula solar se le coloca otra estructura
de silicio. Pero en este caso de le dopa con un compuesto que posea en su última
capa solo tres. Se le conoce como “silicio
dopado tipo P” El dopaje de silicio
tipo p se realiza con boro.
BO = Boro 3 e- en la última capa
En Resume, el semiconductorn posee electrones libres y el semiconductorP poseehuecosy necesita electrones para
ocuparlos.
Alunir una lamina
del semiconductor n con otra del semiconductor p, en la zona de contacto, los
electrones libres de n ocupan los huecos de p, mediante un proceso natural
llamado Difusión. Se produce entonces una electrización negativa en p y
positiva en n, a la unión n-p se le conoce como diodo que en este caso, solo
permite el paso de electrones externos hacia arriba,(los electrones externos
son atraídos por la zona positiva del semiconductor n siendo repelidos por la
zona negativa del conductor p) en un diodo solo circulan electrones en un
sentido.
Una célula fotoeléctrica es un diodo NP, donde los
electrones externos reciben energía de la luz y salen, por tanto con más energía
que la que entraron al dipolo.
Mediante los contactos existentes en la célula, puede
disponerse un circuito exterior, por el que circulara una corriente eléctrica,
la cual podrá entregar potencia eléctrica útil.
Merece la pena hacer hincapié en el hecho, de que la
diferencia de potencial existente entre los extremos de la célula FV, confieren
al efecto fotovoltaico un carácter dinámico, o mejor dicho, su aprovechamiento
depende de la presencia de potencial en los extremos de la célula, lo que
inevitablemente requiere de la presencia de la radiación solar incidente.
Lo que se acaba de decir es que la celeula FV no es un
acumulador eléctrico, y su capacidad de general energía eléctrica esta
supeditada a la presencia de radiación solar incidente sobre ella.
Los dos parámetros que caracterizan el funcionamiento de una
célula solar son los siguientes.
La eficiencia: que se define como el cociente entre la
potencia eléctrica generada por la célulay la potencia total de la radiación incidente sobre ella.
La respuesta espectral: que se define como el consiente
entre la corriente fotovoltaica generada por la célula y la potencia radiante
incidente.
La energía solar fotovoltaica,
es una de las energías renovables que está experimentando desarrollo en la
actualidad. El Sol es una fuente de energía de grandes posibilidades, sobre
todo en España, que se estima que la energía que nos aporta es alrededor de
1500Kw/h por m2 de superficie.
La principal aplicación de la
energía solar fotovoltaica, es la de generación de corriente eléctrica, para su
volcado a una red de distribución, con el fin de reducir el consumo de energías
fósiles y contaminantes.
La podemos encontrar también en
viviendas de uso particular, como complemento o principal aporte de energía eléctrica,
para cubrir diferentes necesidades, (iluminación, bombeo de agua etc).
La forma de convertir la energía
solar en electricidad es la siguiente, los paneles fotovoltaicos están formados
por silicio principalmente, (material semiconductor) que al incidir en el una
energía electromagnética (luz solar o ultravioleta) experimenta una diferencia
de potencial o tensión, lo que da paso a una corriente eléctrica de carácter
continuo (lo que denominamos por corriente continua), ha este proceso es lo que
denominamos, efecto fotovoltaico.
