Las celdas solares fotovoltaicas, son, probablemente la representación más icónica de lo que se ha conocido como la revolución verde. Hay cosas en la vida que damos por sentado y que poco nos detenemos a evaluar su magnitud. La energía solar es una de esas cosas que mayor beneficio nos aporta y que, sin embargo, no aprovechamos para nuestro día
El sol, genera dos tipos de energía principalmente: energía térmica y energía lumínica. Hasta hace unos años, la electricidad se generaba únicamente por medio de fuentes hídricas, nuclear y termoeléctrica. Las cuales, se han comprobado ser altamente contaminantes y modificadoras del medio ambiente.
El descubrimiento de la transformación de energía lumínica del sol en energía eléctrica, ha sido uno de los mayores avances en materia energética de los últimos años.
Las celdas fotovoltaicas: ¿Qué son?
Los paneles solares fotovoltaicos están compuestos por celdas fotovoltaicas. A pesar de su curioso nombre, estas celdas tienen un principio básico bastante sencillo.
Para comprender su funcionamiento, debemos entender, en primer lugar, cómo se compone la luz y algunos principios básicos de la electricidad.
Luz y electricidad
La energía lumínica, es decir, la luz, está compuesta por partículas sin carga eléctrica que tienen la propiedad de ser absorbidas y transmitidas. Por otro lado, la electricidad se produce como una manifestación de reacciones de separación y movimiento entre electrones, dentro de los átomos.
En el desarrollo de la energía de fuentes solares, se descubrió que podemos manipular a voluntad estos electrones para generar cargas positivas y negativas, causados por el choque entre electrones y fotones. Las celdas fotovoltaicas, están hechas de cristales de silicio sin carga eléctrica, los cuales pueden mezclarse con elementos químicos para generar carga positiva o negativa.
La mezcla del silicio con fósforo, puede generar carga negativa al reaccionar con los fotones. Por otro lado, la mezcla con boro, producen electrones con carga positiva. Por el principio de electromagnetismo, los electrones con cargas opuestas se atraen y en sus choques, producen electricidad.
Esta electricidad, se transmite hacia una placa conductora y de ahí hacia el sistema de almacenamiento, inversión, regulación y distribución de la electricidad dentro de la casa o comercio.
Complementos de las celdas fotovoltaicas
Existen una serie de complementos y elementos externos que forman parte del sistema fotovoltaico, cuyo objetivo es aumentar la eficiencia de la capacidad de la celda.
Estos elementos son:
Concentradores
Estos sistemas, permiten concentrar el halo de luz en un solo punto, lo que aumenta la eficiencia de la recepción en más de un 30% en comparación a aquellos paneles que no usan este tipo de elementos de ayuda.
Reflectores
Estos elementos, son espejos que permiten aumentar la intensidad de la luz que recibe una celda y así poder incrementar la capacidad receptiva de ésta.
Son muy usados en los meses invernales en zonas con baja radiación solar o en aquellos puntos en los que la luz solar incide de manera pobre sobre la celda. Su poder, permite que cada celda pueda recibir hasta 4 veces más cantidad de luz que en condiciones normales.
Construcción de una celda solar fotovoltaica
En la construcción de una celda fotovoltaica, intervienen una serie de procesos industriales y fisicoquímicos que permiten la formación de cada celda. Aunque pueden variar entre fabricantes, la mayoría de las celdas fotovoltaicas se producen mediante el siguiente procedimiento:
- Preparación: A través de un proceso de purificación, se prepara el silicio, el cual será el material principal de fabricación de la celda.
- Fundición: Con la utilización de hornos de gran potencia, se funde el cristal de silicio en lingotes que se usarán para las celdas.
- Corte y pulido: Una vez fundido en lingotes, utilizando una serie de cortadoras industriales, se corta el silicio en láminas que se pulen y limpian para la construcción de los paneles.
- Texturización: La superficie ya pulida y limpiada, se debe texturizar mediante el uso de agentes químicos. La función de este proceso, es que la reflexión de la luz en el lado frontal sea menor.
- Doping: Como hemos visto, el silicio debe mezclarse con elementos químicos como el fósforo o el boro, para formar electrones que generan carga positiva o negativa con la interacción con la luz. A través de la fundición a temperaturas superiores a los 800ºC, se insertan impurezas en el cristal para formar celdas de reacción positiva o negativa.
- Unificación: Como en un sándwich, las láminas se unen entre sí para formar una sola celda que irá en cada panel. Su tamaño dependerá del destino, si van a un panel monocristalino, será una sola pieza, más delicada y pulida.
Si se destina para construir un panel policristalino, se producen celdas más pequeñas, de color azulado y con una menor calidad. Posterior a la fabricación de cada celda, se procede al armado en los paneles fotovoltaicos.
