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os sistemas de energía fotovoltaica permiten la transformación de la luz solar en energía eléctrica, es decir, la conversión de una partícula luminosa con energía (fotón) en una energía electromotriz (voltaica).

El elemento principal de un sistema de energía fotovoltaica es la célula fotoeléctrica, un dispositivo construido de silicio (extraído de la arena común). Los paneles solares están constituidos por cientos de estas células, que conexionados adecuadamente suministran voltajes suficientes para, por ejemplo, la recarga de unas baterías. Tienen utilidad en múltiples campos, desde el ámbito doméstico, hasta los satélites artificiales.

Panel de células fotoeléctricas utilizado en una instalación doméstica

Los satélites artificiales utilizan paneles solares para generar la energía eléctrica que necesitan sus equipos

Cómo se construye una célula fotoeléctrica

Para construir una célula fotoeléctrica se utiliza arena común con alto contenido en silicio; se obtiene inicialmente una barra de silicio sin estructura cristalina (amorfo), una vez separados sus dos componentes básicos, y que acoge gran cantidad de impurezas.

Mediante un proceso electrónico, que también permite eliminar las impurezas, la barra de silicio amorfo es transformada en una estructura monocristalina, la cual posee características de aislante eléctrico, al estar formada por una red de uniones atómicas altamente estables (los cuatro electrones de la capa de valencia de los átomos de silicio tienen enlaces covalentes con los demás).

Antes de proceder al cortado del material hay que asegurarse de que está totalmente ausente de impurezas, pues una sola impureza entre un millón lo hace inservible. A continuación se corta el material en obleas (finas láminas de sólo una décima de milímetro). Las obleas son entonces fotograbadas en celdillas con polaridades positiva y negativa; la polaridad positiva se consigue a base de introducir lo que electrónicamente hablando se denominan huecos, es decir, impurezas que están compuestas por átomos que en su capa de valencia sólo tienen tres electrones (les falta un electrón para completar los cuatro que precisa para ser estable, por eso se dice que tienen un hueco). Por su parte, en la zona negativa se sigue un proceso similar al de la zona positiva, pero en este caso las impurezas que se inyectan son átomos que en su capa de valencia tienen cinco electrones, es decir, en la estructura de cristal sobra un electrón (existe un electrón libre, por eso se dice que es una carga negativa).

El conjunto de ambos materiales (positivos y negativos) forman un diodo; este dispositivo tiene la característica de dejar pasar la corriente eléctrica en un sentido, pero no en el otro, y aunque los diodos son utilizados generalmente para rectificar la corriente eléctrica, en este caso, permitiendo la entrada de luz en la estructura cristalina del diodo permitiremos que se produzca movimiento de electrones dentro del material, por eso este diodo es denominado más concretamente fotodiodo o célula fotoeléctrica.

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