Como pasa la energía solar a eléctrica

El efecto fotovoltaico es y será siempre uno de los grandes hallazgos de la historia. Este fue descubierto por el francés Alexandre Edmond Bequerel en 1938 mientras experimentaba con una pila electrolítica con electrodos de platino y comprobó con tan solo 19 años que la corriente subía en uno de los electrodos cuando este se exponía al sol. Desde aquel rudimentario experimento hasta la fecha mucho ha evolucionado la tecnología fotovoltaica, pudiendo encontrarnos hoy en día con potentes placas solares que son capaces de producir hasta 500W. En este artículo queremos explicarte exactamente qué es lo que descubrió el joven francés en los años treinta, pero aplicado a la situación actual. A continuación, analizamos cómo se puede convertir la energía solar en eléctrica. ¡Sigue leyendo para estar al tanto!

¿Cuándo se creó la primera célula fotovoltaica?

Como decíamos, el descubridor de la energía fotovoltaica fue Alexandre Edmon Bequerel en 1938, ahora bien, el creador de la primera célula fotovoltaica fue Charles Fritts en 1883. Estas primeras placas solares fueron fabricadas con selenio cubierto por una fina capa de oro y sus células tenían una tasa de conversión de energía del 1 al 2% cada una.

¿Cómo se transforma la energía solar fotovoltaica en energía eléctrica?

Para responder a este interrogante primero hay que entender de qué se compone un panel solar y cómo su estructura permite llevar a cabo la conversión de energía solar a eléctrica. El panel solar es una de las partes más importantes de la instalación fotovoltaica. Este se compone de una gran cantidad de celdas que varían en función de la potencia que ofrecen. Por ejemplo, un panel de 250 W (el más común) se compone de 60 células fotoeléctricas que se conectan en 6 filas de 10 células cada una. Cada una de las células es responsable de generar electricidad debido a los materiales con la que están fabricadas (por lo general, se obtienen unos 10 voltios por cada una de ellas). Estas están hechas de silicio cristalino (aunque también podemos encontrar algunos modelos fabricados con células de arseniuro de galio), dos materiales semiconductores que llevan a cabo esta conversión de energía solar a eléctrica.

Ahora bien, exactamente cómo pasa la energía solar a eléctrica. Lo primero que hay que saber es que el silicio por sí solo no genera energía, únicamente cuando se expone al sol. La razón por la cual es posible captar la energía solar y convertirla en electricidad es porque estas células están conectadas entre sí formando una especie de círculo —que es lo que conocemos como el panel solar—. El silicio de las células crea la carga positiva y negativa en los paneles solares debido a que estas están compuestas por millones de átomos que desprenden ambas cargas en función de la exposición al sol y su ubicación, creando de esta forma un campo eléctrico. La radiación que absorbe cada célula provoca un salto de electrones de una capa a otra, momento en el cual se genera la corriente eléctrica.

¿Qué es el efecto fotovoltaico?

Ahora que ya sabes cómo se puede convertir la energía solar en eléctrica a través de las placas solares vamos a ver con más detalle cómo se transforma la luz solar en energía eléctrica a través del efecto fotovoltaico y profundizando en detalles. Como decíamos más arriba, cuando el electrón salta de un lado a otro a través de los materiales semiconductores se crea la corriente —por cierto, para que esto sea posible la fuerza de la radiación debe ser siempre superior a 1,2 eV—. Esto es así debido a que los átomos sin electrones se quedan con un hueco que debe ser ocupado, es lo que se conoce como la carga eléctrica.  Las cargas eléctricas, siempre y cuando se generen de manera ininterrumpida, pueden ser extraídas y aprovechadas en beneficio propio. Ahora bien, para ello es necesario que haya un campo eléctrico. Este tiene lugar dentro de las células solares tradicionales debido a una unión en la cual se diferencian la zona con carga eléctrica negativa (por exceso de electrones) y la positiva (por falta de protones).

El campo eléctrico reparte los electrones en sentido contrario al de los huecos que van apareciendo. Cuando se libera el electrón este se impulsa de un lado a otro hasta llegar a los conductos de plata, siendo así finalmente aprovechado.

Tipos de células solares y cuáles son las que producen más energía

Como decíamos más arriba, el material principal con el cual se fabrican los paneles solares es el silicio. Ahora bien, hay varias formas de fabricarlos y no todos ofrecen el mismo rendimiento. El silicio puede ser policristalino, monocristalino y amorfo; de estas tres opciones la que más energía produce es la de monocristalino, pero también es la más cara. Hay que tener en cuenta que para diseñar los paneles solares con células monocristalinas se secciona el material en trozos con forma de cilindros, es decir, se obtienen piezas enteras y no se desperdicia material. Las células policristalinas, por el contrario, se fabrican fundiendo diversos vidrios de silicio. Ahora bien, aunque resulta menos rentable, es más fácil de producir y la diferencia no es tan elevada —de hecho, este es uno de los materiales más empleados en el proceso—. Y es que las células policristalinas o el polisilicio cumplen con un elevado rendimiento y una mayor eficiencia ligada al precio del material y fabricación.

¿Qué otros elementos influyen en la conversión de energía solar a eléctrica?

Existe otro elemento indispensable en la instalación solar fotovoltaica que cumple un papel imprescindible a la hora de responder al interrogante inicial de cómo se puede convertir la energía solar en eléctrica, este es el inversor. El inversor solar es un aparato que nos permite aprovechar la electricidad que se genera en los paneles solares de manera que no afecte a la instalación eléctrica de nuestro hogar, negocio o cualquier otro punto en el cual se encuentre la instalación. Este se encarga de transformar la corriente continua que se crea en los paneles solares en corriente alterna, permitiendo que esta pueda llegar a los componentes eléctricos o electrodomésticos del hogar sin que sean dañados —ya que la corriente que utilizan la mayoría de los aparatos es la alterna—. El inversor solar, en ocasiones, puede cumplir otras funciones, como la de inversor acumulador cargador.