La necesidad de encontrar una manera de generar la energía necesaria para satisfacer la demanda de la población a nivel mundial, sin que ello supusiera daños al medio ambiente, impulsó al hombre a desarrollar tecnologías especializadas para captar y transformar energía de fuentes naturales.

Celdas Solares | Mase energy

Las hoy llamadas “energías verdes” son aquellas que aprovechan los recursos naturales renovables y pueden transformarse, mediante procesos amigables con el ambiente, en energía eléctrica y térmica, las más utilizadas por la media de la población.

Catalogada como energía verde, la energía solar es una de la más importantes fuentes de energía renovable y los medios por los que es recolectada y transformada se perfeccionan día con día. Los paneles solares son la invención que ha permitido aprovechar la energía del sol y han alcanzado tal grado de avance que actualmente se fabrican con materiales bastante económicos que hacen posible que prácticamente cualquier persona pueda aprovechar la energía solar desde la comodidad de su hogar.

Los paneles solares están diseñados para captar la radiación solar y, dependiendo de si se desea transformar esta energía en electricidad o en energía térmica, se implementan diferentes tipos de celdas solares en su fabricación. Existen tres tipos de paneles solares: los térmicos, los termodinámicos y los fotovoltaicos. Los dos primeros cuentan con celdas de materiales semiconductores que captan la energía térmica del sol y la transfieren al agua para elevar su temperatura, mientras que las celdas de los últimos perciben la radiación solar y la convierten en corriente eléctrica continua.

Si bien, los paneles térmicos son de gran utilidad para calentar el agua que abastece a un edificio o industria, son los fotovoltaicos los que están marcando una gran diferencia entre los modos convencionales de generar energía eléctrica y las alternativas de bajo impacto ambiental. Es por ello que a continuación nos dedicaremos a explicar con mayor detenimiento la manera en que funcionan las celdas solares de los paneles fotovoltaicos y en general cómo es que opera un sistema solar que transforma la radiación del sol en electricidad.

Las celdas o células fotovoltaicas están compuestas por dos capas, cada una de ellas recibe un dopaje distinto (una positivo y la otra negativo) lo que genera un campo eléctrico permanente. Con esto, las celdas solares adquieren las propiedades de semiconductoras y en el momento en que captan la radiación del sol, comienzan una cadena de flujo de electrones que producen la diferencia de potencial, responsable de generar corriente eléctrica continua, algo similar a lo que ocurre con una pila alcalina.

Para poder aprovechar la energía eléctrica que se produce en las celdas fotovoltaicas es necesario que, además de los paneles, un sistema fotovoltaico incorpore otros elementos, como inversores de corriente y transformadores que conviertan la corriente continua en corriente alterna, la que requieren la mayoría de aparatos y máquinas para funcionar correctamente.

Existen diferentes tipos de celdas fotovoltaicas que, aunque funcionan por los mismos principios, se distinguen entre sí por los materiales que se utilizan para su fabricación. Encontramos así, celdas monocristalinas, policristalinas y celdas amorfas.

Las celdas monocristalinas, como su nombre lo indica, están conformadas por un único cristal, en este caso de silicio y aunque son las más eficientes, son las más caras de producir. Las celdas policristalinas tienen varias partículas cristalizadas de silicio que, montadas sobre marcos rígidos para protegerlas, dan forma a un tipo de células solares menos costosas pero bastante eficientes. Finalmente, las celdas amorfas tienen una capa de silicio no cristalizado o amorfo sobre diferentes superficies que sirven como soporte y son las más baratas, sin embargo, durante los primeros meses de uso su potencia se ve disminuida notablemente hasta que alcanzan su punto de estabilidad.

Además de clasificarse según su composición, las celdas fotovoltaicas se catalogan en generaciones según los avances tecnológicos que incorporan en su diseño y estructura. A la primera generación de celdas pertenecen las conocidas como células solares de oblea, fabricadas con discos delgados de silicio con contactos eléctricos en ambas caras, entre las que se forma un campo eléctrico capaz de producir corriente eléctrica continua.

Esta primera generación de celdas es la más utilizada para la producción de los paneles fotovoltaicos comerciales. La segunda generación también tiene un diseño basado en las obleas de silicio pero cuentan con depósitos epitaxiales, es decir que en cada cara de las obleas se coloca una capa de materiales semiconductores. La segunda generación de celdas se puede encontrar en los paneles que se utilizan en el espacio y su proceso de fabricación es costoso.

La tercera generación de celdas fotovoltaicas incorpora nanotubos de carbono, nanocristales, tintas sensibilizadas, diferentes clases de polímeros y células fotoelectroquímicas con propiedades semiconductoras y, al igual que la segunda generación, tiene aplicaciones espaciales. La cuarta y última generación es de tipo híbrido y combina materiales inorgánicos con orgánicos, con la finalidad de mejorar el rendimiento de los sistemas de tipo fotovoltaico.

Las celdas solares que hemos descrito son el componente fundamental de los sistemas fotovoltaicos que, gracias a que aprovechan un tipo de energía que está al alcance de todos durante gran parte del día, han comenzado a ganar terreno en el mercado de las energías verdes. El uso de sistemas solares para convertir la radiación solar en energía eléctrica, supone un importante ahorro en los gastos de la cuenta de luz, razón por la que es una opción ideal tanto para el autoconsumo como para uso industrial. Y lo más importante: es una opción amigable con el ambiente.