El efecto fotovoltaico. células fotovoltaicas

Células fotovoltaicas: cómo funciona el efecto fotovoltaico

Energías Renovables

Qué son las células fotovoltáicas

Las células fotovoltaicas consisten en una oblea de silicio dopado con fósforo en la cara negativa, donde incide el sol, y con boro en la cara positiva, la cara opuesta. En ellas se produce el denominado efecto fotovoltaico, consistente en la excitación de un material semiconductor, el silicio, por la incidencia de la radiación solar, provocando el movimiento de los electrones del material por el interior del mismo, movimiento que es transformado en corriente eléctrica continua cuando se cierra el circuito.


Funcionamiento del efecto fotovoltaico

Esta corriente se genera gracias a la existencia de dos zonas de conductividades diferentes en el material que constituye las células, denominadas p y n. Estas zonas se logran añadiendo impurezas en el silicio (dopaje). Las impurezas de fósforo generan la zona n, (negativa, por tener un electrón de enlace más que el silicio) que es la cara sobre la que incide la radiación solar, y las de boro generan la zona tipo p (positivo, por tener un electrón de enlace menos que el silicio) que es la cara opuesta. Por tanto, tenemos una zona con exceso de electrones que están deseando moverse a la cara con defecto de electrones. Solo les falta un pequeño empujón, y este es el fotón.

Al incidir los fotones y unirse ambas zonas (p y n) de los semiconductores, se generará una corriente eléctrica por el movimiento de los electrones en exceso de la zona n hacia los huecos de la zona p (recordar la definición de corriente eléctrica, flujo de electrones a través de un conductor). Para cerrar el circuito y permitir el movimiento exterior de los electrones se disponen sendas mallas metálicas en la parte frontal de las células y en la parte posterior, que serán unidas mediante conductores eléctricos para extraer la corriente eléctrica generada por la célula.

célula fotovoltaica

Pérdida de energía

No todos los fotones alcanzan el objetivo de separar electrones. Esto se debe a que atravesar el material implica siempre una cierta pérdida energética, la cual puede dejar al fotón sin energía suficiente para desplazar un electrón. Estas pérdidas por no-absorción sólo dependen de las propiedades del material y son inevitables.

Asimismo, hay un porcentaje de fotones que llegan a atravesar la lámina de semiconductor sin toparse con ningún electrón y de otros que iluminan la superficie del material y son reflejados (pérdidas por reflexión). Estas pérdidas se pueden reducir a través de tratamientos anti reflejos de la superficie de la célula fotovoltaica. En estos casos no se produciría el efecto fotovoltaico.


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Francisco Lamamie de Clairac

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