Célula solar


Una célula solar , o célula fotovoltaica , es un dispositivo eléctrico que convierte la energía de la luz directamente en electricidad mediante el efecto fotovoltaico , que es un fenómeno físico y químico . [1] Es una forma de celda fotoeléctrica, definida como un dispositivo cuyas características eléctricas, como corriente , voltaje o resistencia , varían cuando se exponen a la luz. Los dispositivos de células solares individuales son a menudo los componentes eléctricos de los módulos fotovoltaicos , conocidos coloquialmente como paneles solares. El silicio común de unión simpleLa celda solar puede producir un voltaje máximo de circuito abierto de aproximadamente 0,5 voltios a 0,6 voltios. [2]

Las células solares se describen como fotovoltaicas , independientemente de si la fuente es la luz solar o una luz artificial. Además de producir energía, se pueden utilizar como fotodetectores (por ejemplo , detectores de infrarrojos ), detectando luz u otra radiación electromagnética cerca del rango visible o midiendo la intensidad de la luz.

Por el contrario, un colector solar térmico suministra calor mediante la absorción de la luz solar , con el fin de calentar directamente o generar energía eléctrica indirectamente a partir del calor. Una "celda fotoelectrolítica" ( celda fotoelectroquímica ), por otro lado, se refiere a un tipo de celda fotovoltaica (como la desarrollada por Edmond Becquerel y las modernas celdas solares sensibilizadas con colorante ), o a un dispositivo que divide el agua directamente en hidrógeno y Oxígeno usando solo iluminación solar.

Los conjuntos de células solares se utilizan para fabricar módulos solares que generan energía eléctrica a partir de la luz solar , a diferencia de un "módulo solar térmico" o "panel solar de agua caliente". Una matriz solar genera energía solar utilizando energía solar .

Múltiples células solares en un grupo integrado, todas orientadas en un plano, constituyen un panel o módulo solar fotovoltaico . Los módulos fotovoltaicos a menudo tienen una hoja de vidrio en el lado que mira hacia el sol, lo que permite que la luz pase mientras protege las obleas semiconductoras . Las células solares generalmente se conectan en serie creando voltaje aditivo. Conectar celdas en paralelo produce una corriente más alta.

Sin embargo, los problemas en las celdas en paralelo, como los efectos de sombra, pueden apagar la cadena paralela más débil (menos iluminada) (varias celdas conectadas en serie) causando una pérdida sustancial de energía y posibles daños debido a la polarización inversa aplicada a las celdas sombreadas por sus socios iluminados. . [ cita requerida ]


Una célula solar de silicio cristalino convencional (a partir de 2005). Los contactos eléctricos hechos de barras colectoras (las tiras plateadas más grandes) y los dedos (los más pequeños) están impresos en la oblea de silicio .
Símbolo de una célula fotovoltaica.
De una célula solar a un sistema fotovoltaico. Diagrama de los posibles componentes de un sistema fotovoltaico
La NASA usó células solares en su nave espacial desde el principio. Por ejemplo, Explorer 6 , lanzado en 1959, tenía cuatro matrices que se desplegaban una vez en órbita. Proporcionaron energía durante meses en el espacio.
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Crecimiento de la energía fotovoltaica : capacidad fotovoltaica total instalada en todo el mundo
Volumen de energía de las células solares de silicio y el petróleo que aprovechan los seres humanos por dólar; Intensidad de carbono de algunas tecnologías clave de generación de electricidad. [36]
Esquema de recogida de carga por células solares. La luz se transmite a través de un electrodo conductor transparente creando pares de huecos de electrones, que son recogidos por ambos electrodos. [49]
Mecanismo de trabajo de una célula solar.
El límite de Shockley-Queisser para la máxima eficiencia teórica de una celda solar. Los semiconductores con banda prohibida entre 1 y 1,5 eV , o luz del infrarrojo cercano, tienen el mayor potencial para formar una celda de unión simple eficiente. (El "límite" de eficiencia que se muestra aquí puede superarse mediante células solares multifunción ).
Cronograma informado de las eficiencias de conversión de energía de las células solares de investigación ( Laboratorio Nacional de Energía Renovable )
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