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¿Qué son las células fotovoltaicas en la energía solar?

Índice

Las células fotovoltaicas son el componente central de las placas solares: transforman fotones en electrones. O, dicho de manera más simple, convierten la radiación solar en energía eléctrica y permite al consumidor ser autosuficiente.

En résumé :

  • Una célula fotovoltaica convierte la radiación solar en electricidad. Está formada por dos semiconductores, creando una diferencia de potencial que genera corriente eléctrica.
  • Las más comunes son de silicio monocristalino, policristalino y de capa delgada. También existen células de perovskita y orgánicas, con diferentes rendimientos y aplicaciones.
  • Las células de silicio monocristalino son las más eficientes, seguidas por las de silicio policristalino. Las de capa delgada son flexibles pero menos eficientes.
  • Las células fotovoltaicas se utilizan en aplicaciones domésticas, comerciales e industriales, así como en lugares remotos, autocaravanas y barcos, proporcionando electricidad sostenible.
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¿Qué es y cómo funciona una célula fotovoltaica?

Una célula fotovoltaica es el dispositivo que es capaz de captar y transformar la radiación solar en electricidad. Los paneles solares no son más que la suma de muchas células fotovoltaicas trabajando en conjunto para producir corriente continua.

A las células fotovoltaicas también se les conoce como célula fotoeléctrica, celda solar, célula solar o fotocélula.

Las células fotovoltaicas están compuestas por 2 semiconductores:

  • Capa negativa (semiconductor N): se obtiene modificando el cristal de silicio para conseguir un exceso de electrones.
  • Capa positiva (semiconductor P): le falta un electrón para estar estable, lo que hace que funcione como una carga positiva.

Estas capas están separadas por una junta neutra. Cuando la luz solar golpea la capa negativa, los electrones son liberados. Estos crean una diferencia de potencial entre las capas N y P. Dicha diferencia de potencial es lo que genera corriente eléctrica en un circuito cerrado.

¡Así es como se genera la corriente eléctrica que luego puede ser usada en nuestros hogares!

Tipos de células fotovoltaicas

Las células fotovoltaicas se clasifican según el tipo de material con el que están fabricadas. Esto, además, define sus características, rendimiento y aplicaciones.

Las más comunes son las células fotovoltaicas de silicio, ya que son las que se utilizan en la mayoría de las instalaciones domésticas y comerciales. Luego están las de capa delgada, que se utilizan para paneles solares flexibles.

Otras tecnologías como células de perovskita u orgánicas están menos extendidas, pero existen y se están invirtiendo grandes esfuerzos en terminar de impulsarlas.

Células fotovoltaicas de silicio monocristalino

Estas se fabrican a partir de lingotes de silicio monocristalino: cada célula es un solo bloque de cristal, lo que favorece la fluidez en el movimiento de los electrones y menos pérdidas.

Recuerda

Recordemos que las células reciben la radiación solar, absorben fotones de luz y emiten electrones. Los electrones quedan contenidos en el interior de las células solares y reaccionan moviéndose, lo que genera corriente eléctrica continua.

Son de color negro y rígidas. Hasta el momento, es el tipo de célula fotovoltaica más eficiente.

Células fotovoltaicas de silicio policristalino

Aunque también están hechas de silicio, en este caso no se fabrican de un solo bloque, sino que son fragmentos de silicio que se funden juntos y se solidifican para formar células. Son rígidas y de color azul.

Estas células tienen un rendimiento más bajo respecto a las monocristalinas, ya que los electrones no pueden fluir con tanta facilidad.

Células fotovoltaicas de capa delgada

Son las que se utilizan en estructuras que requieren que la placa solar sea flexible para adaptarse a la superficie.

Estas células se fabrican depositando una capa delgada de material semiconductor sobre un sustrato, como vidrio o plástico. Pueden ser de varios tipos, como células de película delgada de silicio amorfo, telururo de cadmio (CdTe) o seleniuro de cobre, indio y galio (CIGS).

Aun cuando no tienen la misma eficiencia de las células monocristalinas o policristalinas, permiten disfrutar de la energía solar en instalaciones en la que los paneles solares rígidos no son viables.

Estas células son de color negro, bastante livianas (alrededor de 4 kgs) y su vida útil es cerca del 30% respecto a las monocristalinas o policristalinas.

Células fotovoltaicas de capa perovskita

Aunque son muy poco conocidas, las células de óxido de titanio y calcio (perovskita) son “un complemento” a las células de silicio.

Se forman cuando la célula de perovskita se coloca encima de una celda de silicio estándar. El objetivo es utilizar los rayos infrarrojos del sol para generar electricidad y no calor.

Hasta el momento, las pruebas que se han hecho han demostrado que estás células fotovoltaicas rinden 20% más que las células más eficientes de silicio. La expectativa es llevar esa eficiencia hasta 50% más.

Como se trata de una tecnología que aún está en estudios y pruebas, no se conoce con detalle la expectativa de vida útil ni los precios. En términos aproximados se espera que lleguen a durar 25 años y que el coste baje (ahora pueden costar hasta 40% más del valor de unas placas monocristalinas).

Células fotovoltaicas orgánicas

Se componen de materiales orgánicos, como polímeros conductores o moléculas orgánicas pequeñas. Por lo general, estos elementos se disuelven en tinta y luego se imprimen en plásticos delgados.

Lo que las hace especialmente atractivas es que pueden ser transparentes, semitransparentes o de colores, flexibles y su peso es liviano.

La desventaja que tienen es su baja tolerancia a las condiciones medioambientales, ya que les afecta más la humedad, la exposición al oxígeno y la luz solar. Es por eso que aún no se comercializan.

Usos de células fotovoltaicas

Donde haya una posible aplicación de paneles solares, ahí se puede ver el uso de las células fotovoltaicas.

  • Uso doméstico, comercial e industrial: cuando las instalaciones fotovoltaicas están al servicio de suministrar electricidad (de forma total o parcial) a una instalación.
  • Surtido de electricidad en lugares remotos: allá donde no llega la red eléctrica, el sol sí llega y se utiliza para producir electricidad.
  • Autocaravanas y barcos: para que estos puedan tener más autonomía sin necesidad de depender de un punto de conexión a la red eléctrica.

Y esto es solo una pequeña muestra del uso que se les puede dar a las células fotovoltaicas.

Preguntas frecuentes (FAQ) sobre las células fotovoltaicas

Cada panel solar tiene entre 60 y 72 células conectadas entre sí.

Una célula fotovoltaica puede generar entre 10 y 15 voltios.

Los monocristalinos y policristalinos son los que más pesan: están entre los 18 y los 24 kg. Las placas de capa delgada pueden pesar alrededor de 4 kg.

Kaouthar Ounani

Kaouthar Ounani

Kaouthar Ounani es experta en energía fotovoltaica. Apasionada de las energías renovables, posee una sólida experiencia en el campo de las placas solares. Con sus artículos y consejos, Kaouthar pretende fomentar el uso de fuentes de energía sostenibles y facilitar la transición energética.