Cómo funcionan las fotoceldas

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Category: En el Hogar

Published on Saturday, 01 January 2011 00:00

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EnergiaSolar.Com - Un grupo de semiconductores (pn) unidos son los que convierten la energía directamente irradiada por el sol y eficientemente convertida en energía eléctrica. La forma más común para la batería solar consiste en celdas fotovoltaicas individuales de cristales de silicón, conectadas en serie y paralelamente para obtener los reuqeridos valores de corriente y voltaje en los terminales de carga.

Estas planchas fotovoltaicas son costosas y continuamente se realizan estudios para aminorar sus costos. Las baterías solares son el poder principal de energía en los satélites espaciales que permanecen largo tiempo en la atmósfera. Aplicaciones terrestres se encuentran en lugares remotos donde no llega la electricidad o sería muy costoso.

La radiación solar se mide por su valor constante, o sea, la energía que cae en un centímetro cuadrado en su incidencia normal fuera de la atmósfera de la Tierra. Esta se mide como 1.95 calorías por minuto o 136 milivatios.

Aproximadamente una tercera parte de esa energía irradiada se pierde al atravesar la atmósfera, de manera tal que al mediodía en un día claro, cerca de 100 milivatios por centímetro cuadrado llegan a la superficie terrestre. (1 kw/m sq. o 1kw/yd sq.) . Dicho volumen es uno de considerable cantidad. La sección media de la tierra tiene 50 millones de millas cuadradas y el total de energía irradiada que alcanza la atmósfera es de 1.8x[10x17] watts.

El corazón de la batería solar es la unón "PN", formada cerca de la superficie frontal de un plato de silicón, uno de los elementos mas comunes (vea fig.1). El silicón puro es combinado con trazas de arsénico en un semiconductor tipo-n, de manera tal que que la corriente electrica sea llevada por los electrones liberados. Por cada átomo de arsénico añadido, un electrón (con carga negativa) se libera, moviéndose libremente tras el átomo de arsénico con carga positiva hacia la estructura de cristal. Por lo tanto, silicones tipo-n consisten de silicones a los cuales se les ha añadido cantidad igual de electrones liberados con carga positiva, dando por consiguiente que no hay una carga neutra.

Al añadir trazas de elementos como el Boron, Aluminio o Galio, el silicón se podría crear como uno de tipo-p, de manera tal que la corriente eléctrica sea llevada por los huecos libremente. Como ejemplo, podríamos tomar el que por cada atomo de galio, que sea añadido, un hueco con carga positiva se desprende libremente y se mueve tras el atomo de galio con su carga negativa hacia la estructura de cristal. Por lo tanto, silicón tipo-p es el que se le ha añadido cantidades iguales de huecos con carga liberada positiva camino hacia la carga negativa, de manera que no haya una carga neutra.

Un interfase entre el silicón tipo-n y tipo-p se le conoce como una unión pn. Esta región contiene permanentemente una capa con carga bipolar con un alto campo eléctrico que fuerza cargas negativas móviles (electrones) hacia la izquierda, y cargas móviles positivas (huecos) hacia la derecha. Los huecos libres y los electrones libres tratan de entremezclarse como si fueran gases. Sin embargo, los huecos que entran en el silicón tipo-n desaparecen dejando una carga negativa a los átomos de galio. Los electrones que entraran al silicón tipo-p desaparecen y dejan una carga positiva del átomo de arsénico. Estas cargas fijas constituyen una barrera eléctrica o campo, que previene el que los demas huecos en el lado-p y los electrones del lado-n se mezclen.[x]

*Hay que descontar de la producción la electricidad consumida por el inversor.

Nota: Esta es una explicación simple para referencia. El censo de carga requiere varios elementos más que no están informados en este artículo.

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