Funcionamiento y características del efecto fotovoltaico

El efecto fotovoltaico es el proceso mediante el cual se crea una corriente eléctrica en forma de voltaje cuando la radiación electromagnética se expone a un determinado material. Usando células solares, el efecto fotovoltaico ocurre cuando longitudes de onda muy cortas de luz solar impactan sobre la materia y los electrones se excitan. La radiación electromagnética es emitida por el panel solar y recogida por otro material. Esta expulsión de electrones da como resultado la acumulación de voltaje que crea energía que se puede almacenar en una celda de batería para su uso posterior. Se utilizan dos electrodos para recolectar el voltaje, que se puede transferir a la red eléctrica.

La energía recolectada a través de un panel solar se puede transferir a la red eléctrica.

Los diferentes tipos de radiación electromagnética provocan diferentes niveles de exposición en las células solares como resultado de la frecuencia. La luz visible crea el efecto fotovoltaico cuando impacta en metales alcalinos, la luz ultravioleta lo crea en otros metales, y la luz ultravioleta extrema se utiliza para los no metales. Este concepto fue observado por primera vez en 1902 por Philipp Eduard Anton von Lenard cuando descubrió que los diferentes colores de luz, también conocidos como frecuencia, emiten diferentes niveles de electrones. Anteriormente, la teoría ondulatoria de la luz de James Clerk Maxwell afirmaba que la intensidad de la radiación crearía un electrón proporcionalenergía. Esta nueva teoría explicaba que los fotones eran responsables de la creación de la eyección de electrones y funcionaban como partículas individuales en lugar de ondas constantes.

En las células solares, el efecto fotovoltaico se produce cuando la luz solar excita los electrones.

El físico AE Becquerel reconoció el concepto del efecto fotovoltaico de la luz solar en 1839, pero su comprensión era limitada. En 1883, Charles Fritts construyó la primera celda solar , utilizando un semiconductor de selenio recubierto con una fina capa de oro. Este primer uso de una celda solar fue solo un uno por ciento eficiente. No fue hasta 1954 que Bell Laboratories desarrolló una forma práctica de aprovechar la energía solar .

La forma en que se aprovecha el efecto fotovoltaico mediante células solares es muy básica. Esencialmente, los fotones de la luz solar impactan en el panel solar y son absorbidos por el material. Los electrones cargados negativamente dentro del material son eliminados de los átomos, que luego producen electricidad. Esta situación se controla al permitir que los electrones se muevan en una sola dirección en el panel, lo que provoca una acción inversa en la que las partículas cargadas positivamente fluyen en la dirección opuesta. Con ambas acciones ocurriendo, una corriente continua de electricidad puede aprovecharse de la reacción electromagnética.

El efecto fotovoltaico es esencial para varios procesos en la vida moderna. Además de la creación de energía para fines generales, las células solares son esenciales para las naves espaciales utilizadas por la NASA y otras agencias espaciales. Además, los principios de la tecnología se utilizan en cámaras digitales en forma de dispositivos de carga acoplada y electroscopios que identifican la electricidad estática.

Cuando los fotones del sol impactan contra un panel solar, son absorbidos por el material.