El efecto fotovoltaico es el resultado de la corriente eléctrica generada por el contacto de dos piezas hechas de diferentes materiales, y estas dos partes están expuestas a radiaciones electromagnéticas (como la luz).
¿Dónde se utiliza el efecto fotovoltaico?
La energía solar fotovoltaica se encarga de aprovechar este efecto. Gracias a sus células fotovoltaicas, se benefician de este suceso para generar energía. Algunos materiales, como el silicio, son semiconductores y por lo tanto se comportan de manera diferente frente a la electricidad.
Mientras los semiconductores sean cambiados por una fuente de energía diferente, sus reacciones serán diferentes. En el caso de los paneles fotovoltaicos, es la energía producida por el sol y su radiación.
Células fotovoltaicas
Las células fotovoltaicas están hechas de materiales semiconductores, que están fabricados de silicio puro e impurezas de ciertos elementos químicos. Las células solares están expuestas a la luz solar y convierten la radiación en energía eléctrica a través de la corriente continua.No toda la radiación solar produce corriente eléctrica, porque la pérdida se produce por reflexión y transmisión. Es cuando la radiación absorbida por cada celda hace que los electrones salten de una capa a otra, y es entonces cuando se genera una corriente eléctrica.
¿De qué manera se consigue el efecto fotovoltaico?
Teniendo el silicio como elemento principal del dispositivo, el efecto fotovoltaico comienza cuando los fotones (partículas recibidas de la radiación solar) alterna los materiales de los electrones.
Con la ayuda de la energía producida por los fotones, los electrones logran vencer la fuerza de atracción del núcleo, también conocida como energía de valencia. El propósito es liberar electrones de los átomos y, una vez que estén libres, serán transportados y movidos en el material. De esta forma, el silicio adquiere las propiedades de un material conductor. Siempre que la fuerza de la radiación incidente golpee, este proceso se puede lograr siempre y cuando la fuerza con la que impacte sea superior a 1,2 eV
Corriente eléctrica
Cuando el electrón pasa a través del material conductor de corriente, en el átomo, dejará un hueco esperando a ser llenado. En ese momento, se genera lo que conocemos como cargas eléctricas.
Siempre que estas cargas se generen continuamente, pueden extraerse del material y utilizarse para beneficio propio. Para lograrlo es fundamental la existencia de un campo eléctrico con polaridad permanente. Se encarga de distribuir los electrones en un sentido contrario a los huecos que aparecen, y los huecos entrarán por el otro.
El campo eléctrico formado dentro de una celda solar tradicional se debe a la combinación de dos zonas diferenciadas, una con carga negativa (con exceso de electrones) y la otra con carga positiva (con falta de electrones). De esta forma, cuando se libera un electrón, será empujado de un lado a otro hasta llegar al conducto de plata.
¿Cuál es la causa de que no todas las partículas de luz se transforman en electricidad?
Siempre existen pérdidas al intentar atravesar el material, por lo que algunos fotones no pueden proporcionar la energía necesaria para liberar electrones. Esto no quiere decir que el fotón no pueda proporcionar la energía necesaria, sino que en el transcurso de la operación, el fotón pierde parte de su energía y esa partícula en particular no tiene capacidad. Estas pérdidas son inevitables y dependen de las características del material responsable de absorber la energía fotónica.
Por otro lado, algunos fotones atraviesan el material semiconductor sin alcanzar ningún electrón, y los otros fotones no proporcionan energía porque son reflejados por el material y lo iluminan. La pérdida se puede reducir mediante el revestimiento antirreflectante de la célula fotovoltaica.
Hay que tener en cuenta que el efecto fotovoltaico sólo se produce cuando los fotones que intentan aportar suficiente energía cinética entran en contacto con los electrones de valencia y generan pares electrón-hueco.
