Paneles de energía
solar fotovoltaica

La célula fotovoltaica

La célula solar fotovoltaica más habitual es una lamina de silicio cristalino de un espesor aproximado de 0,3 mm. El proceso de elaboración es de un nivel sofisticado y delicado para poder conseguir una homogeneidad del material.

El campo eléctrico se genera a partir de la diferente polarización de dos zonas de la célula fotovoltaica. Generalmente, la parte superior tiene un carácter negativo y el resto positivo para crear la unión p-n.

Se consigue, así, que una de sus zonas tenga:

  • Defecto de electrones, llamada zona p o positiva, o ánodo o receptor. Generalmente, se consigue añadiendo al silicio puro una pequeña parte de boro que solo tiene 3 electrones de valencia.
  • Exceso de  electrones, llamada n o negativa, o cátodo o emisor. Generalmente formada por la difusión de fósforo que tiene 5 electrones en la última órbita.

Debido a esta diferencia de carga eléctrica en el material, se produce el campo eléctrico encargado de empujar los electrones a salir de la célula por la superficie de la capa N, lo que implica el establecimiento de una corriente eléctrico.

La célula solar está dotada de unos contactos eléctricos para poder canalizar la energía que produce cuando se la ilumina. Estos contactos están diseñados de forma ramificada (en la cara soleada). Hay dos de principales y, además, están las ramificaciones que los unen para recaudar mejor los electrones en toda la superficie de la célula. El objetivo es combinar la vez un buen contacto eléctrico, de baja resistividad y hacer la mínima sombra para que los fotones lleguen al material activo de la célula.

En la cara posterior, los contactos suelen formar una trama apretada o, incluso, una lamina continua que permite la reducción del valor de la resistencia interna.

Principio de funcionamiento de la célula fotovoltaica

Cuando una célula solar fotovoltaica se conecta a una carga o consumo y, al mismo tiempo, se iluminada por el Sol, genera una diferencia de potencial entre sus contactos que provoca la circulación de los electrones a través de la carga.

En estas condiciones, la célula funciona como un generador de corriente. A continuación, describiremos con un poco mas de detalle los diferentes procesos que lo hacen posible:

  • Los fotones que alcanzan el interior de la célula y que poseen una energía cinética igual o superior a la energía de valencia impactan en el material y generan pares de portadores (electro-agujero).
  • El campo eléctrico, o diferencia de potencial, producido por la unión p-n separa los portadores antes de que se puedan dar recombinaciones.

Podemos decir que la corriente generada por una célula solar fotovoltaica iluminada y conectada a una carga es el resto entre su capacidad de producción bruta y las pérdidas por recombinación entre electrones y fotones.

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Última revisión: 18 de febrero de 2016