Energía solar fotovoltaica

energía solar fotovoltaica

Como ya sabemos, el mundo está rodeado de muchos elementos. Durante el paso de la historia hemos podido aprovechar cada uno de esos recursos a nuestra conveniencia, creando herramientas y maquinarias.

Los elementos más usados por el hombre, claramente son el agua, la tierra y el aire. Pero, si observamos detalladamente podemos notar que hemos utilizado la energía solar para un sin número de cosas.

Gracias a la luz solar, luz que nos da energía totalmente renovable, el hombre ha podido crear la energía solar fotovoltaica

Producción de Energía Solar Europa
Principales productores de energía solar europea. Fuente: Aleasoft.com

¿Qué es la energía solar fotovoltaica?

La energía solar fotovoltaica es la transformación directa de la radiación solar en electricidad. Esto se produce en unos elementos denominados paneles fotovoltaicos. 

Los paneles pueden alimentar innumerables aplicaciones y aparatos autónomos, así como abastecer refugios de montañas y viviendas. Sin embargo, desfavorece el desarrollo del empleo local. 

Este panel genera corriente eléctrica al incidir la radiación del sol sobre una de las caras de una célula fotoeléctrica.  De esta manera, produce  una diferencia de potencial entre ambas caras, generando así corriente eléctrica. 

En los paneles fotovoltaicos, la radiación solar excita los electrones de un aparato semiconductor, generando una pequeña diferencia de potencial.  La conexión en serie permite mayor potencia en los paneles. 

El efecto fotovoltaico fue reconocido por primera vez en 1839, por el físico francés Alexandre Edmond. Pero, la primera célula solar se fabricó en el año 1883 por su creador Charles Fritts.

Este efecto era conocido desde el siglo XIX. Fue en la década de los 50 que los paneles fotovoltaicos tuvieron un gran desarrollo. Inicialmente fueron utilizados para suministrar electricidad a satélites geoestacionarios comunicativos.

Entre los años  2001 y 2016 se ha producido un incremento exponencial de la producción fotovoltaica, duplicándose cada dos años. La potencia total fotovoltaica instalada en el mundo ascendía a 16 Gw.  

Debido a los avances tecnológicos, la sofisticación y la economía a gran escala, la energía solar fotovoltaica  se ha reducido. De esta forma, no ha sido constante su fabricación desde las primeras células solares.

¿Cómo funciona?  

Cuando un semiconductor dopado se expone a radiación electromagnética, se desprende de un mismo fotón. Esto crea un hueco en el átomo, normalmente el electrón busca otro hueco para llenarlo.

Entonces, produce electricidad de la luz visible del sol, por medio de celdas fotovoltaicas. Cuando los rayos solares impactan la celda, ocurre un movimiento de electrones que al canalizarlos genera electricidad.

El principio de una celda fotovoltaica es obligar a los electrones y a los huecos a avanzar hacia el lado opuesto del material. Así, se producirá una diferencia de potencial y por lo tanto, tensión entre los materiales. 

Para ello se crea un campo eléctrico permanente, a través de una unión Pn, entre dos capas respectivas P y N.  En las células de silicio que son mayormente utilizadas  por partes. 

La capa superior de la celda tiene una cantidad media de electrones libres, menor que cada silicio puro. El material permanece eléctricamente neutro, ya que los átomos de silicio son neutros. 

Ahora, la capa inferior de la celda tiene una cantidad media de electrones libres, al igual que la capa superior. Los electrones están ligados a una red cristalina que, a consecuencia es neutro, pero con hueco positivos.

En el momento de la creación de la unión Pn, los electrones libres de la capa N entran al instante en la capa P.  Existirá así durante toda la vida de la unión una carga positiva en la región N a lo largo de la unión.

En resumen, una célula fotovoltaica es el equivalente a un generador de energía a la que se la ha añadido un diodo. Esto si se desea lograr una célula solar práctica. 

Ventajas 

Los paneles de energía solar fotovoltaica, son sin duda, una de las mejores opciones para aprovecharse del sol. Aquí, vamos a revisar algunas ventajas de  los paneles de energía solar fotovoltaica. 

Los paneles de energía solar fotovoltaica proporcionan energía limpia y ecológica. Durante la generación de electricidad con paneles fotovoltaicos no hay emisiones nocivas de gases de efecto invernadero. 

La energía solar es suministrada por la naturaleza por lo que es libre y abundante. Ofreciendo un recursos totalmente renovable, sin ningún tipo de limitación o final. 

La energía procedente del sol puede estar disponible en casi cualquier lugar donde este permanezca. Esto, lo hace un recurso disponible en casi cualquier parte del mundo y con un acceso fácil y duradero. 

Se trata de una energía especialmente apropiada para redes inteligentes con generación de energía distribuida. Esto permite a los consumidores tomar diferentes horas de consumo para una mejor red. 

El coste de los paneles solares se está reduciendo rápidamente y se espera que siga reduciéndose en los próximos años. Los paneles solares fotovoltaicos tienen un futuro muy prometedor. 

Los paneles de energía solar fotovoltaica, a través del fenómeno fotoeléctrico producen electricidad. Por ende, lo hacen de forma directa mediante generación eléctrica.

Los costes de funcionamiento y mantenimiento de los paneles fotovoltaicos se consideran bajos. Es casi insignificante, en comparación con los costes de otros sistemas de energía renovables.

Los paneles fotovoltaicos no tienen piezas mecánicamente móviles, excepto en los casos de bases mecánicas de seguimiento solar. Debido a ello tienen muchas menos roturas y requieren menos mantenimiento que otros sistemas de energía renovable.

Fuente: Pinterest.com

¿Energía solar fotovoltaica vs térmica?

En el sector de la energía solar destacan dos tipos de tecnologías. Que si bien ambas dependen del sol, funcionan de manera totalmente opuestas. 

La radiación solar en forma de calor es la que se aprovecha para generar energía solar térmica. Existen varios modos de captar esta energía, siendo el agua el principal aliado.

Los sistemas fotovoltaicos transforman la luz solar en energía eléctrica. En las placas no interviene ni una gota de agua, sino que la energía se genera el provecho de materiales semi-conductores.

La principal diferencia radica en que la energía solar térmica aprovecha el sol para calentar agua. Mientras que la fotovoltaica produce electricidad, eso sí, es necesario contar con baterías para esto.