Los paneles solares coronan los techos y las señales en las carreteras, y ayudan a mantener las naves espaciales alimentadas. Pero, ¿cómo funcionan los paneles solares?
En pocas palabras, un panel solar funciona al permitir que los fotones, o partículas de luz, golpeen los electrones libres de átomosgenerando un flujo de electricidadde acuerdo con la Universidad de Minnesota Duluth. Los paneles solares en realidad comprenden muchas unidades más pequeñas llamadas células fotovoltaicas, lo que significa que convierten la luz solar en electricidad. Muchas células unidas entre sí forman un panel solar.
Cada celda fotovoltaica es básicamente un sándwich formado por dos rebanadas de material semiconductor. De acuerdo con la Actas Congreso Nacional de Graduados 2012las células fotovoltaicas suelen estar hechas de silicio – lo mismo que se usa en microelectrónica.Para funcionar, las células fotovoltaicas necesitan establecer un campo eléctrico. Al igual que un campo magnético, que se produce debido a los polos opuestos, se produce un campo eléctrico cuando se separan cargas opuestas. Para obtener este campo, los fabricantes «dopan» el silicio con otros materiales, dando a cada rebanada del sándwich una carga eléctrica positiva o negativa.
En concreto, siembran fosforoso en la capa superior de silicio, de acuerdo con el sociedad Química Americana, que agrega electrones adicionales, con una carga negativa, a esa capa. Mientras tanto, la capa inferior recibe una dosis de boro, lo que da como resultado menos electrones, o una carga positiva. Todo esto se suma a un campo eléctrico en la unión entre las capas de silicio. Luego, cuando un fotón de la luz del sol libera a un electrón, el campo eléctrico empujará ese electrón fuera de la unión de silicio.
Un par de otros componentes de la celda convierten estos electrones en energía utilizable. Placas conductoras de metal en los lados de la celda recogen los electrones y los transfieren a los cables, de acuerdo con la Oficina de Eficiencia Energética y Energías Renovables (EERE). En ese punto, los electrones pueden fluir como cualquier otra fuente de electricidad.
Los investigadores han producido células solares ultrafinas y flexibles que tienen un grosor de solo 1,3 micrones (aproximadamente 1/100 del ancho de un cabello humano) y son 20 veces más livianas que una hoja de papel de oficina. De hecho, las celdas son tan livianas que pueden colocarse encima de una burbuja de jabóny, sin embargo, producen energía con tanta eficiencia como las células solares de vidrio, informaron los científicos en un estudio publicado en 2016 en la revista Electrónica orgánica. Células solares más ligeras y flexibles como estas podrían integrarse en la arquitectura, aeroespacial tecnología, o incluso electrónica portátil.
Existen otros tipos de tecnología de energía solar, incluida la energía solar térmica y la energía solar concentrada (CSP), que funcionan de manera diferente a los paneles solares fotovoltaicos, pero todos aprovechan el poder de la luz solar para generar electricidad o calentar agua o aire.
Para saber más sobre la energía solar, puedes ver este vídeo de NASA. Además, puedes leer el artículo Las 6 cosas principales que no sabías sobre la energía solar por el Departamento de Energía de Estados Unidos.
“Energía solar: un futuro factible”. Sostenibilidad, Universidad de Minnesota Duluth (2020). https://conservancy.umn.edu/bitstream
“Revisión sobre la comparación entre las celdas solares de silicio tradicionales y las celdas solares de CdTe de película delgada”. Actas del Congreso Nacional de Graduados (2012). https://www.researchgate.net
“Cómo funcionan las células solares”. La Sociedad Química Americana. https://www.acs.org
“Fundamentos de la célula solar fotovoltaica”. Oficina de Eficiencia Energética y Energías Renovables. https://www.energy.gov/eere/solar/solar-photovoltaic-cell-basics