¿QUÉ ES UNA CELDA FOTOVOLTAICA Y CÓMO FUNCIONA?
Seguramente, en años recientes, has notado que varias residencias y empresas cuentan con sistemas de paneles solares en sus techos y es muy posible que tengas curiosidad sobre las características y funcionamiento de las celdas fotovoltaicas.
Cuando se habla hoy en día del uso de la energía solar para la obtención de suministro eléctrico en empresas, negocios o residencias, no es tan común escuchar el término “celdas fotovoltaicas” pero sí es más común escuchar términos relacionados a la energía solar o paneles solares.
Normalmente, los interesados consultan por paneles solares y es lo correcto ya que las empresas como Marsam Solar se encargan de instalar un sistema de paneles solares para cumplir con el objetivo: generar energía eléctrica a partir de la energía solar.
Un sistema de paneles solares solo podrá cumplir con su misión gracias a las celdas fotovoltaicas y por ende, es de suma importancia conocer qué son, de qué están hechas y cómo funcionan antes de tomar cualquier decisión en torno a un sistema fotovoltaico.
En el siguiente artículo explicaremos de una manera sencilla todo lo referente a estos dispositivos para crear energía por medio del sol.
¿Qué es una celda fotovoltaica?
Las celdas fotovoltaicas, también conocidas como células solares, son dispositivos especializados en convertir la radiación o energía solar en electricidad funcional para cubrir las necesidades de consumo en hogares o empresas.
Este procedimiento ocurre cuando los rayos del sol impactan contra las celdas solares y por ende, estos dispositivos son la base de los sistemas fotovoltaicos que permiten transformar la energía solar en energía eléctrica.
En este sentido, es importante aclarar que la unión de un grupo de celdas fotovoltaicas es lo que conforma a un panel solar, siendo estas celdas las unidades mínimas de captación solar, y al estar operando de manera agrupada se crea una mayor eficiencia y potencial energético.
¿De qué está hecha una celda fotovoltaica?
Las celdas fotovoltaicas están hechas de materiales semiconductores, generalmente de silicio que, a su vez, pueden ser monocristalinos o policristalinos. Dependiendo de con qué tipo de material esté fabricada la celda, esta puede ser más o menos eficaz, es decir, el rendimiento de las celdas puede variar, pero de esto hablaremos más adelante.
Retomando la constitución de las celdas solares, las más habituales están formadas por una capa de silicio de un espesor de 0,3 mm aproximadamente cuya elaboración es altamente sofisticada, esto con el objetivo de conseguir una homogeneidad del material que a largo plazo cumpla con su objetivo.
Normalmente, el silicio monocristalino es considerado la mejor opción entre los materiales semiconductores para elaborar las celdas fotovoltaicas con fines comerciales; sin embargo, éste también figura como el más costoso.
En resumen, es de suma importancia conocer cómo está fabricada una celda solar porque a partir de su material semiconductor, dependerá la eficiencia de un sistema de paneles solares. Para entender un poco más sobre esto, puedes leer más en el artículo “Paneles solares fotovoltaicos: Todo sobre su funcionamiento” de nuestro blog.
¿Cómo funciona una celda fotovoltaica?
Su funcionamiento se da cuando el material semiconductor de la celda (es decir, el silicio cristalino) absorbe una cierta porción de la luz solar para activar una reacción en cadena y así generar electricidad. En sí, el proceso se divide en los siguientes pasos:
Paso 1. Absorción de la luz por las celdas
La luz solar se compone por fotones, es decir, partículas con propiedades electromagnéticas que, cuando colisionan con el material semiconductor de la celda (como el silicio), provoca la liberación de electrones.
Paso 2. Circulación de electrones
Para que los electrones liberados puedan generar energía solar fotovoltaica es necesario que estos circulen en una sola dirección. Esto solo se puede conseguir gracias a que la celda está conformada por dos capas de material semiconductor:
■ Una capa superior que tendrá electrones de más con una carga negativa.
■ Una capa inferior que tendrá un vacío de electrones con carga positiva.
De esta forma, los electrones liberados de la capa superior se dirigen a los espacios vacíos de la capa inferior, creando así un flujo continuo de electricidad por el movimiento.
Paso 3. Generación de energía fotovoltaica
Al combinar las dos capas, una positiva y otra negativa, se produce un campo eléctrico que circula de una manera determinada para así generar lo que conocemos como corriente eléctrica. Esta energía puede ser almacenada en baterías o ser utilizada directamente por medio de un sistema interconectado a la red eléctrica.
Paneles solares
Ya establecimos que hay dos tipos de silicio semiconductor en las celdas solares: monocristalino y policristalino. En este sentido, los paneles solares son fabricados y promocionados por las empresas solares a partir de esta característica.
- Paneles monocristalinos: elaborados de silicio puro y, por ende, su tasa de eficiencia es bastante alta y su vida útil prolongada en comparación con otros modelos. Si hablamos de precios, un panel solar monocristalino de 445 watts es aproximadamente $260 USD, por lo que a un tipo de cambio de por ejemplo $20.5 pesos por dólar, este tendría un precio final aproximado de $5,330 MXN.
- Paneles policristalinos: este tipo de panel solar cuenta con un proceso de fabricación más simple. No es de silicio puro y debido a esto, su eficiencia es menor y por ende su costo también; por esto, se necesita un mayor número de paneles para lograr una potencia ideal. El precio de venta de un panel solar policristalino de 380 watts es de aproximadamente $170 USD, por lo que a un tipo de cambio de por ejemplo $20.5 pesos por dólar, tendríamos un precio final de $3,485MXN.
Generalmente, la eficiencia de captación solar y generación eléctrica de las celdas fotovoltaicas comerciales oscila entre un 20% y 30%, dependiendo de las marcas, características y precios de las mismas.
¿Cuántas celdas solares se necesitan para un sistema de paneles solares?
Es importante destacar que la cantidad de las celdas solares requeridas depende de la potencia que el panel solar es capaz de proporcionar, es decir, un panel solar de 250W cuenta con un total de 60 celdas fotovoltaicas.
Quizás es mucha información o tecnicismos, pero es importante conocer todo lo que gire en torno al buen funcionamiento del sistema fotovoltaico próximo a adquirir.
En resumen, lo que hay que tener claro sobre las celdas solares, es que todas éstas dan lugar a un perfecto sistema gracias al cual se hace posible la transformación de la radiación solar en energía eléctrica y cuyo éxito radica en los materiales con los cuales están fabricadas. De esta manera obtienes la energía eléctrica necesaria para realizar las actividades diarias en el hogar o en la empresa.
Sin duda, la energía solar fotovoltaica se ha convertido en un tema recurrente, ya que el sector energético está en un proceso de transición hacia la generación de energías limpias y renovables, siendo la solar una fuente ecológica, gratis y sumamente aprovechable en todo el mundo.
