Funcionamiento de las placas solares

La energía solar que se obtiene a partir de las archiconocidas placas solares tiene un funcionamiento sencillo. Como es sabido, en un panel solar encontramos células fotovoltaicas que absorben la radiación solar con el objetivo de aprovechar la mayor cantidad posible de la misma. Se trata, por lo tanto, de colectores solares que se utilizan para generar electricidad.

Las celdas o células fotovoltaicas que forman los paneles consiguen transformar esa radiación solar en electricidad. Básicamente, las celdas atrapan esa energía y la generan al hacer que una corriente pase entre dos placas que se tienen cargas eléctricas opuestas.

Así, cuando la luz incide en las capas externas los electrones emigran al silicio y producen electricidad, pero el panel necesita complementarse con un controlador que administra esa electricidad y una batería para almacenarla.

Celdas solares de silicio

¿Pero, cómo se absorbe esa energía solar? En concreto, cuando los rayos solares llegan a la superficie del panel, éste lo absorbe a través de las celdas, compuestas por una fina capa de silicio (el semiconductor más usado o, por ejemplo, el arseniuro de galio) que se encuentra junto a otra capa de silicio impregnado de boro, creándose un voltaje entre ambas.

Sólo una parte de la luz solar que incide sobre la celda es absorbida gracias al material semiconductor, es decir, la energía de la luz absorbida se transfiere al semiconductor, si bien es necesario disponer de un determinado número de series de celdas para que su potencia sea la requerida. Para alcanzar una capacidad de generación de electricidad suficiente se interconectan unas 40 celdas fotovoltaicas, conformando lo que conocemos comoa un panel solar.

Por lo tanto, dependiendo de nuestras necesidades optaremos por paneles de unas u otras dimensiones, teniendo en cuenta que su potencia dependerá también de su ubicación y, en fin, de cuánta luz solar reciba a diario.

Si las placas no son fotovoltaicas sino colectores solares, éstos disponen de un receptor que convierte la radiación solar en calor, mientras que el liquido que circula por los tubos y transporta el calor para utilizarse o almacenarse. Por lo tanto, son cosas distintas el panel solar térmico (calienta sustancias) y el fotovoltaico, cuyo fin es generar electricidad.

En unos u otros casos, la energía de la luz la absorbe el semiconductor y los electrones que fluyen conforman la corriente, mientras el campo electrico de la celda nos dará el voltaje. Ambos, corriente y voltaje se traducirán en una determinada potencia.

El efecto fotovoltaico

Será este efecto fotovoltaico el que permite poder transformar la energía del sol, el que nos posibilite medir su eficiencia a través de un parámetro estándar que determina su potencia pico. Para hacernos una idea, una celda de silicio de 6 centímetros de diámetro llegaría a producir una corriente de alrededor de 0,5 amperios y 0,5 voltios. En dimensiones, un panel de entre 100 y 200 vatios ocupará alrededor de un metro cuadrado.

Alternativas al silicio

Utilizando un semiconductor eficiente, particularmente el silicio, la mayoría de las celdas pueden absorber hasta el 25 por ciento de la radiación solar. Superar este porcentaje no es nada sencillo. Son numerosas las investigaciones que buscan posibles alternativas a las células de silicio, actualmente las más populares, en las células solares de carbono, en células de plomo, estaño, grafeno o en nanopartículas sensibles a la luz solar, como son los puntos cuánticos coloidales.

Igualmente, la perovskita es un mineral de titanato de calcio que podría reemplazar al silicio en la tecnología fotovoltaica por su accesibilidad, bajo coste y rendimiento. Son muchas las investigaciones que han intentado conseguir resultados satisfactorios al respecto, con resultados desiguales, llegando a alcanzar un 20 por ciento de eficiencia mediante la aplicación con un spray.