Energía Fotovoltaica

ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA

Existen 2 fenómenos físicos, que realizan la conversión directa de la radiación solar en energía eléctrica:

1. El efecto termoeléctrico, en el cual la corriente eléctrica se produce a partir del calor de la radiación luminosa directamente.

2. El efecto fotoeléctrico, en el que la corriente eléctrica se produce a partir de la energía de la radiación electromagnética directamente.

El primero es utilizado en la industria, pero requiere de una serie de condiciones que impide su uso en el campo energético

El segundo es sencillo, tiene modularidad y fiabilidad y es usado en productos de consumo como por ejemplo relojes y calculadoras, electrificaciones de viviendas aisladas, para bombeo de aguas, entre otras cosas. Todas estas máquinas lo que hacen es ocupar la energía que emite el sol para así almacenarlas en baterías que darán el sustento energético para cualquier maquina o dispositivo.

Como sabemos las instalaciones espaciales hacen uso de la energía solar y almacenan la energía para usarla en momentos desfavorables, existen instalaciones aisladas de la red eléctrica y otras conectadas a la red eléctrica  

¿CÓMO FUNCIONAN LAS CELDAS SOLARES?

En las últimas dos decanas la contribución de la energía ha creció muy significativamente, la energía del sol es la más abundante e indispensable para utilizar esta energía se necesita el uso de un segundo elemento es la arena, esta debe ser transformada en cristales de silicio con una pureza del 99,999% para su uso en celdas solares, para conseguir esta debe pasar por una serie de procesos de purificación, el silicio en bruto se convierte en una forma compuesta de silicio gaseoso luego se convierte en nitrógeno para tener silicio policristalino, estas se convierten en laminas muy finas llamada: obleas de silicio, esto es el corazón de una celda fotovoltaica, cuando analizamos la estructura de los átomos de silicio podemos ver que están unidos entre si los cuales pierden su libertad , los electrones del extra dura tampoco tiene libertad de movimiento pero cuando los electrones tienen suficiente energía se mueven libremente.

Cuando se hace una celda solar altamente simplificada, la luz los golpea los electrones pueden moverse libremente, para que el electrón fluya de unidireccionalmente se necesita una fuerza motriz es decir una unión P-N se inyecta boro con 3 electrones de valencia en el silicio puro habrá un agujero para cada átomo. Este proceso se llama dopaje tipo p, si los dos tipos de materiales dopados se unen algunos electrones del lado n migraran a la región p, para llenar en los agujeros disponibles allí y se formara una región de agotamiento donde no hay electrones libres ni agujeros debido a la migración de electrones el límite del lado n se carga ligeramente positivamente y el lado p se carga negativamente formando un campo electrónico entre estas cargas y este campo eléctrico produce la fuerza motriz necesaria.

Cuando la luz golpea el cruce p-n sucede algo interesante, la luz incide en la región n de la celda fotovoltaica penetra y llega hasta la región de agotamiento esta región fotónica es suficiente para generar partes de agujeros de electrones en la región de agotamiento el campo eléctrico en la región de agotamiento impulsa los electrones y los agujeros fuera de la región de agotamiento como observamos que la concentración de electrones en la región n y los agujeros en la región p se vuelven tan altos que se desarrollará una diferencia de potencial entre ellos tan pronto como conectemos cualquier carga entre estas regiones los electrones comenzarán a fluir a través de la carga los electrones se re combinarán con los agujeros en la región p después de completar su trayectoria de este modo una celda solar continuamente suministra corriente directa.

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