La tecnología fotovoltaica se aplica a nuevos dispositivos constantemente, desde señales de tráfico de emergencia, estaciones de carga de vehículos eléctricos o sistemas de iluminación autónomos. La Tierra recibe en todo momento unos 1.000 vatios de energía por metro cuadrado de los rayos solares que llegan a su superficie. Si pudiéramos recolectar toda esa energía, podríamos alimentar con facilidad nuestros hogares y oficinas de forma gratuita. Hoy exploramos la ciencia detrás de las células solares fotovoltaicas que componen nuestros paneles solares.
¿Qué son las células solares?
Una celda solar es un dispositivo electrónico que nos sirve para capturar la luz que recibe del sol y convertirla en electricidad gracias a su capacidad para absorber fotones de luz y emitir electrones. Su color puede variar entre casi negro y tonalidades azuladas y su forma entre octogonal y rectangular en función de su tipología: monocristalinos o policristalinos. Son del tamaño de la palma de la mano de una persona adulta.
Cada célula produce tan solo unos pocos voltios de electricidad. Por eso, a menudo se conectan entre sí en unidades más grandes. Primero, en módulos solares, que a su vez se combinan para formar los paneles solares que suministran de corriente eléctrica a nuestros hogares y empresas. No obstante, también se pueden producir en formatos más reducidos para alimentar pequeños dispositivos como relojes digitales y calculadoras de bolsillo.
¿Cómo se fabrican las células solares?
Las células solares se fabrican con silicio, uno de los elementos químicos más comunes en nuestro planeta y que se encuentra en la arena. El silicio es un material semiconductor. Los materiales semiconductores no conducen electricidad en condiciones normales, pero en determinadas circunstancias, pueden llegar a hacerlo. Por el contrario, la electricidad fluye con mucha facilidad a través de los materiales conductores, como los metales, mientras que los aislantes, como la madera o el plástico, impiden el flujo.
Con el fin de que fluya la electricidad en su interior, a las celdas, que constan de dos capas de silicio distintas y unidas, se le añaden impurezas. El objetivo de este proceso denominado dopaje es que las capas interactúen entre sí de un modo concreto solo cuando sean atravesadas por la luz solar.
Por un lado, a la capa de abajo se le añade boro para reducir el número de electrones y convertirla en silicio de tipo p o de tipo positivo. Paralelamente, la capa de arriba se dopa de manera opuesta con fósforo con el fin de añadir electrones libres. De esta forma, obtenemos silicio de tipo n o de tipo negativo.
Finalmente, se añade, por un lado, un revestimiento antireflectante para maximizar la cantidad de luz que capta la célula solar. Como el silicio es un material muy brillante, si no se aplicara esta capa, muchos fotones rebotarían en la superficie de la célula antes de haber hecho su trabajo. Y por otro, con el fin de proteger la celda de posibles daños causados por granizo, ramas caídas o la humedad, se incorpora una cubierta de vidrio.
¿Cómo funcionan las células solares?
El modo de funcionamiento de las células solares es muy similar al de las baterías. A diferencia de éstas, que generan electricidad a partir de productos químicos, las células de las placas solares usan la energía que capturan del sol.
Por ese motivo, también las denominamos células fotovoltaicas, ya que emplean la luz solar («foto» proviene del término griega para luz) para producir electricidad («voltaica» en homenaje al pionero italiano de la electricidad Alessandro Volta, 1745–1827).
En principio, ningún electrón puede atravesar la barrera que separa ambas capas de silicio. Es decir, no genera corriente. Pero este escenario se modifica cuando nuestra célula atrapa la luz solar y esta penetra en la celda. Los fotones que componen la luz solar transportan su energía a través de la celda hasta la capa de abajo. Ahí transfieren su energía a los electrones de silicio de la capa de tipo p.
Estos electrones usan la energía recibida para salvar la barrera y entrar en la capa de tipo n situada arriba. De esta forma, se inicia la corriente alrededor del circuito eléctrico, con la que podremos alimentar cualquier cosa que funcione con electricidad. Cuánta más luz entra en el dispositivo, más electrones saltan y más corriente fluye.
Por último, por medio del inversor, convertimos la corriente continua (CC) generada por los paneles solares en corriente alterna (CA), que es el tipo de corriente que hace funcionar los electrodomésticos de nuestros hogares.
Tictacsolar apuesta por el uso de tecnología fotovoltaica para generar electricidad de forma gratuita en hogares y empresas y aprovechar todos los beneficios que nos brinda la energía solar. En Tictacsolar queremos trabajar contigo para que puedas beneficiarte de todas las ventajas de la generación de energía solar en tu hogar.