Célula solar


Una celda solar , o celda fotovoltaica , es un dispositivo eléctrico que convierte la energía de la luz directamente en electricidad por 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 básicos eléctricos de los módulos fotovoltaicos , conocidos coloquialmente como paneles solares. El silicio de unión simple comúnLa 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 luz solar o luz artificial. Además de producir energía, se pueden utilizar como fotodetectores (por ejemplo , detectores de infrarrojos ), detectando luz u otra radiación electromagnética cercana al 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 indirecta a partir del calor. Una "célula fotoelectrolítica" ( célula fotoelectroquímica ), por otro lado, se refiere a un tipo de célula fotovoltaica (como la desarrollada por Edmond Becquerel y las modernas células solares sensibilizadas por colorante ), o a un dispositivo que divide el agua directamente en hidrógeno y oxígeno usando sólo iluminación solar.

Los ensamblajes 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". Un panel solar genera energía solar usando 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 el paso de la luz mientras protege las obleas de semiconductores . Las celdas solares generalmente se conectan en serie creando un voltaje aditivo. La conexión de celdas en paralelo produce una corriente más alta.

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


Una celda solar de silicio cristalino convencional (a partir de 2005). Los contactos eléctricos hechos de barras colectoras (las tiras plateadas más grandes) y dedos (los más pequeños) están impresos en la oblea de silicio .
Símbolo de una celda fotovoltaica.
De una celda 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 conjuntos 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 células solares de silicio y petróleo aprovechado por el ser humano por dólar; Intensidad de carbono de algunas tecnologías clave de generación de electricidad. [36]
Esquema de recolección de carga por celdas 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 celda 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 (827 nm a 1240 nm; infrarrojo cercano) tienen el mayor potencial para formar una celda de unión simple eficiente. (El "límite" de eficiencia que se muestra aquí puede ser superado por las células solares de unión múltiple ).
Cronología informada de las eficiencias de conversión de energía de células solares de investigación ( Laboratorio Nacional de Energía Renovable )
Cuota de mercado global en términos de producción anual por tecnología fotovoltaica desde 1990
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Primera calculadora de energía solar
Producción de células solares por región [144]