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Energía fotovoltaica y electricidad Jul 27, 2018


Las células fotovoltaicas convierten la luz solar en electricidad

Una célula fotovoltaica (PV), comúnmente llamada célula solar, es un dispositivo no mecánico que convierte la luz solar directamente en electricidad. Algunas células fotovoltaicas pueden convertir la luz artificial en electricidad.


Los fotones llevan energía solar

La luz solar está compuesta de fotones o partículas de energía solar. Estos fotones contienen cantidades variables de energía que corresponden a las diferentes longitudes de onda del espectro solar.

Una celda PV está hecha de material semiconductor. Cuando los fotones golpean una célula fotovoltaica, pueden reflejarse en la célula, pasar a través de la célula o ser absorbidos por el material semiconductor. Solo los fotones absorbidos proporcionan energía para generar electricidad. Cuando el material semiconductor absorbe suficiente luz solar (energía solar), los electrones se desprenden de los átomos del material. El tratamiento especial de la superficie del material durante la fabricación hace que la superficie frontal de la célula sea más receptiva a los electrones desalojados o libres , de modo que los electrones migran de forma natural a la superficie de la célula.


El flujo de electricidad

El movimiento de electrones, cada uno con una carga negativa, hacia la superficie frontal de la celda crea un desequilibrio de carga eléctrica entre las superficies frontal y posterior de la celda. Este desequilibrio, a su vez, crea un potencial de voltaje como los terminales negativos y positivos de una batería. Los conductores eléctricos en la celda absorben los electrones. Cuando los conductores están conectados en un circuito eléctrico a una carga externa, como una batería, la electricidad fluye en el circuito.


La eficiencia de los sistemas fotovoltaicos varía según el tipo de tecnología fotovoltaica

La eficiencia con la que las células fotovoltaicas convierten la luz solar en electricidad varía según el tipo de material semiconductor y la tecnología de células fotovoltaicas. La eficiencia de la mayoría de los módulos fotovoltaicos disponibles comercialmente oscila entre el 5% y el 15%. Investigadores de todo el mundo están tratando de lograr mayores eficiencias.


Cómo funcionan los sistemas fotovoltaicos

La célula fotovoltaica es el componente básico de un sistema fotovoltaico. Las celdas individuales pueden variar en tamaño de aproximadamente 0.5 pulgadas a aproximadamente 4 pulgadas de ancho. Sin embargo, una celda solo produce 1 o 2 vatios, que es solo suficiente electricidad para pequeños usos.

Las células fotovoltaicas están conectadas eléctricamente en un módulo o panel fotovoltaico empaquetado y resistente a la intemperie. Los módulos fotovoltaicos varían en tamaño y en la cantidad de electricidad que pueden producir. La capacidad de generación de electricidad del módulo fotovoltaico aumenta con el número de celdas en el módulo o en el área de superficie del módulo. Los módulos fotovoltaicos se pueden conectar en grupos para formar una matriz FV. Una matriz FV puede estar compuesta por dos o cientos de módulos fotovoltaicos. La cantidad de módulos fotovoltaicos conectados en una matriz fotovoltaica determina la cantidad total de electricidad que la matriz puede generar.

Las células fotovoltaicas generan electricidad de corriente continua (CC). Esta electricidad de CC se puede usar para cargar baterías que, a su vez, alimentan dispositivos que usan electricidad de corriente continua. Casi toda la electricidad se suministra como corriente alterna (CA) en los sistemas de transmisión y distribución de electricidad. Los dispositivos llamados inversores se utilizan en módulos fotovoltaicos o en matrices para convertir la electricidad de CC en electricidad de CA.

Las células fotovoltaicas y los módulos producirán la mayor cantidad de electricidad cuando estén directamente orientados al sol. Los módulos y matrices fotovoltaicos pueden usar sistemas de seguimiento que muevan los módulos para hacer frente constantemente al sol, pero estos sistemas son caros. La mayoría de los sistemas fotovoltaicos tienen módulos en una posición fija con los módulos orientados directamente al sur (en el hemisferio norte, directamente al norte en el hemisferio sur) y en un ángulo que optimiza el rendimiento físico y económico del sistema.


Aplicaciones de sistemas fotovoltaicos

Los sistemas fotovoltaicos más pequeños calculadoras de potencia y relojes de pulsera. Los sistemas más grandes pueden proporcionar electricidad para bombear agua, alimentar equipos de comunicaciones, suministrar electricidad para una sola casa o negocio, o formar grandes matrices que suministran electricidad a miles de consumidores de electricidad.

Algunas ventajas de los sistemas fotovoltaicos son

> Los sistemas fotovoltaicos pueden suministrar electricidad en lugares donde los sistemas de distribución de electricidad (líneas eléctricas) no existen, y también pueden suministrar electricidad a una red eléctrica.

> Las matrices FV se pueden instalar rápidamente y pueden ser de cualquier tamaño.

> El impacto ambiental de los sistemas fotovoltaicos es mínimo.


Fuente: https://www.eia.gov/