Paneles de energía
solar fotovoltaica

Energía solar fotovoltaica

Energía solar fotovoltaica

La energía solar fotovoltaica consiste en la transformación directa de la radia­ción solar en energía eléctrica. Este tipo de energía, a menudo se la denomina directamente energía fotovoltaica.

Esta transformación en energía eléctrica se consigue aprovechando las propiedades de los materiales semiconductores mediante las células fotovoltaicas. El material base para la fabricación de paneles fotovoltaicos suele ser el silicio. Cuando la luz del Sol (fotones) inci­de en una de las caras de la célula solar genera una corriente eléctrica. Esta electricidad generada se puede aprovechar como fuente de energía.

La fabricación las células fotovoltaicas es un proceso costoso, tanto económicamente como en tiempo. El sílicio con el que se fabrican las células fotovoltaicas es un material muy abundante en la Tierra. Sin embargo, el procesamiento del silicio es laborioso y com­plicado. Mediante unos procesos muy complicados se elabroan lingotes de silicio. Posteriormente, de estos lingotes de silicio se cortarán las obleas (células fotovoltaicas).

Otra fuente de obtención de silicio es el reciclado de la industria electrónica.

En la actualidad se están preparando otros materiales de mayor ren­dimiento.

Es importante que todas las células que componen un panel solar fotovoltai­co tengan las mismas características. Después de la fabri­cación de las células fotovoltaicas, hay que seguir un proceso de clasificación y selección.

Eficiencia  de la energía fotovoltaica

Paneles fotovoltaicos - energía solar fotovoltaica

Dependiendo de la construcción, los módulos fotovoltaicos pueden producir electricidad a partir de una gama concreta de frecuencias de la luz, pero en general no puede cubrir toda la gama solar (en concreto, la luz ultravioleta, infrarroja y baja o difusa). Por lo tanto, gran parte de la energía de la luz solar incidente no se aprovecha por los paneles solares, que podrían dar eficiencias muy superiores si se ilumina con luz monocromática.

Por tanto, otro concepto de diseño es la de dividir la luz en diferentes longitudes de onda y dirigir los haces en diferentes células sintonizadas en estos rangos. Esto ha sido proyectado para ser capaz de elevar la eficiencia en un 50%. Científicos de Spectrolab, una filial de Boeing, informaron del desarrollo de células solares multi-unión con una eficiencia de más del 40%, un nuevo récord mundial de células solares fotovoltaicas. Los científicos de Spectrolab también predicen que las células solares de concentración podrían llegar eficiencias de más de 45% o incluso 50% en el futuro, con eficiencias teóricas de alrededor del 58% en las células con más de tres uniones.

Actualmente, la tasa mejor de conversión de la luz solar en energía fotovoltaica en los nuevos productos comerciales consigue una eficiencia del módulo solar de alrededor de 21,5%.

Aplicaciones de la energía solar fotovoltaica

Utilización de la energia solar fotovoltaica para el alumbrado público

La principal aplicación de una instalación de energía solar fotovoltaica es la producción de energía eléctrica a partir de la radiación solar.

La producción de energía puede ser a gran escala para el consumo en general o a pequeña escala para consumo en pequeñas viviendas, refugios de montaña o sitios aislados.

Principalmente se diferencian dos tipos de instalaciones fotovoltaicas:

  • Instalaciones fotovoltaicas de conexión a red, donde la energía que se produce se utiliza íntegramente para la venta a la red eléctrica de distribución.
  • Instalaciones fotovoltaicas aisladas de red, que se utilizan para autoconsumo, ya sea una vivienda asilada, una estación repetidora de tele­comunicación, bombeo de agua para riego, etc.

Dentro de las aplicaciones de la energía fotovoltaica no conectada a la red encontramos en muchos ámbitos de la vida cuotidiana. La energía fotovoltaica se utiliza en pequeños aparatos como calculadoras, como para el alumbrado público en determinadas zonas, para elimenar motores electricos e incluso se han desarrollado automóbiles y aviones que funcionan exclusivamente aprovechando la radiación solar como fuente de energía.

Historia de la energía fotovoltaica

La energía fotovoltaica generada con el efecto fotovoltaico se reconoció por primera vez el 1839 por el físico francés Becquerel.  Sin embargo, no fue hasta el año 1883 que fue construida la primera célula solar por Charles Fritts con una eficiencia de un 1%. Durante la primera mitad del siglo XX varias fueron las mejoras para aumentar su eficiencia.

En 1946, Russel Ohl patentó la moderna unión entre los materiales semiconductores que actualmente se utiliza. Pero el avance tecnológico más importante llegó en 1954 cuando los Laboratorios Bell, Experimentando con los semiconductores, desarrollaron la primera célula fotovoltaica de silicio, con un rendimiento del 4,5%.

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Referencias

  1. Roper, L. David. World Photovoltaic Energy
  2. REN21 (2009). Renewables Global Status Report: 2009 Update
  3. Swanson, R. M. (2009). Photovoltaics Power Up
  4. «Photovoltaic Effect»  Mrsolar.com
  5. «The photovoltaic effect»  Encyclobeamia.solarbotics.net.
  6. «La fotovoltaica ya se codea en costes con la nuclear». El periódico de la energía. 

Última revisión: 21 de marzo de 2017