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COMO FUNCIONAN LAS CELDAS SOLARES

Los paneles solares fotovoltaicos están formados por celdas solares, producen electricidad pero como funcionan las celdas solares?

Células solares, todo el mundo las conoce por esas pequeñas calculadoras. Calculadoras que nunca sufren de pilas vacías y, a veces, ni siquiera tienen un botón de apagado .

COMO FUNCIONAN LAS CELDAS SOLARES

COMO FUNCIONAN LAS CELDAS SOLARES

Además, todos han visto células solares en la televisión en una u otra película sobre viajes espaciales. Y tal vez incluso tengas células solares en tu techo. Pero se han preguntado alguna vez como fumcionan las celdas solares

¿Que importancia tiene la luz solar en las celdas solares?

Por lo tanto, las células solares se producen en muchos lugares. A menudo se utilizan en lugares donde no hay otra fuente de generación electrica.

Recuerde que el sol proporciona alrededor de 15,000 a 20,000 veces más energía que la que usa la humanidad.

Entonces entiendes que el sol también puede usarse como un proveedor de energía de una manera completamente diferente.

Si solo podemos usar una fracción de la energía del sol, ¡todos los problemas de energía se resolverán!

En la Universidad de Utrecht, en el Instituto Debye, actualmente están llevando a cabo investigaciones sobre células solares. Miran cómo la devolución se puede hacer lo más alto posible.

Veamos primero como funcionan las celdas solares.

Transición pn

La mayoría de las células solares están hechas de silicio. También se utilizan otros materiales, pero ahora solo nos fijamos en el silicio.

El silicio es un semiconductor , cuyos átomos de 4 valores están en una especie de enrejado de diamante.

Los semiconductores tienen la propiedad especial de que las conexiones atómicas se rompen fácilmente.

Esto sucede incluso a temperatura ambiente. De esta manera se liberan electrones, de modo que el material se vuelve conductor.

No solo los electrones libres proporcionan la conducción, los agujeros creados hacen esto también. Estos agujeros son simplemente los lugares donde solía estar un electrón.

Tal agujero puede ser llenado por un electrón vecino. Entonces el agujero se mueve hacia arriba un lugar. Entonces, el agujero es en realidad una carga positiva, así como un electrón es una carga negativa.

Si observa cómo surgen los electrones y los agujeros libres, no se sorprenderá de que haya tantos agujeros como electrones libres.

Sin embargo , contaminamos el silicio con otros átomos, luego obtenemos un excedente de electrones o agujeros libres.

Cuando se incluye un número de átomos de 5 valores en la red de silicio (por ejemplo, arsénico), hay un electrón con cada átomo de 5 valores que no participa en los enlaces atómicos. Esto crea un electrón extra para la conducción.

Si hay un agujero en algún lugar, se llenará rápidamente con uno de los electrones. Como resultado, solo los electrones libres proporcionarán la conducción. El silicio que se contamina de esta manera, lo llamamossilicio tipo n.

En lugar de incluir átomos de 5 valores en la cuadrícula, también podemos incluir átomos de 3 valores.

En cada uno de estos átomos hay en realidad un electrón muy poco para los enlaces atómicos, de modo que se crea un agujero adicional.

Los electrones libres llenarán rápidamente un agujero, dejando solo los agujeros como guía. En este caso se habla desilicio tipo p.

COMO FUNCIONAN LAS CELDAS SOLARES

Pero, ¿qué sucede cuando ponemos material p en contacto con material n? 

Luego, los electrones del material n se unirán con los agujeros del material p. Se recombinarán .

Durante esa recombinación, los electrones del material n van al material p. Por ejemplo, se formará una película delgada en el material p, que está cargado negativamente.

De la misma manera, se forma una capa que está cargada positivamente en el material n. Entonces surge un campo eléctrico, de modo que la recombinación se detiene después de un tiempo. Las dos capas juntas forman eltransición pn.

Mira el video y aprende como funcionan las celdas o celulas solares

Luz del sol

Ahora sabemos por lo que se construye una célula solar. Entonces llegamos a la luz del sol.

Como ustedes saben, la luz consiste en fotones. Cada fotón tiene una cierta energía, igual aU = hfdonde h La constante de Planck es y fla frecuencia .

Si la energía es lo suficientemente alta, el fotón liberará un electrón de su átomo. Lo que es suficientemente alto depende del material que uses. Con un material necesitarás más energía (es decir, una frecuencia más alta) que con el otro.

De esta manera, diferentes tipos de células reaccionan de manera diferente a la misma luz solar. Por lo tanto, diferentes tipos de células también tendrán una eficiencia diferente.

Se crea un nuevo agujero inmediatamente cuando se libera el electrón. Si alguno de ellos está lo suficientemente cerca del campo eléctrico de latransición pneste campo enviará el electrón en la dirección del material n y el orificio en la dirección del material p.

De esta manera, hay más electrones en la capa n de los que ya existían. Y así también se introducirán agujeros adicionales en la capa p.

Si ahora conectamos las dos capas entre sí a través de una resistencia, los electrones fluirán a través de esta resistencia a la capa p para recombinarse con los agujeros.

De esta manera hay una corrienteYo Camina mientras haya tensión entre los puntos de conexión. V estado

COMO FUNCIONAN LAS CELDAS SOLARES

¿Cuales son las aplicaciones de las celdas solares fotovoltaicas?

Cuando observamos el uso de celdas solares, existen dos razones diferentes para usarlas como proveedor de electricidad:
● Necesidad de energía en lugares donde la red eléctrica no está disponible.
● Necesidad de electricidad de una manera que no utilice combustibles fósiles.

La segunda razón se debe al hecho de que los combustibles fósiles en la tierra se están agotando y que también tienen efectos secundarios adversos, como el efecto invernadero.

Es por eso que estamos buscando nuevas formas de energía. La energía solar es una de estas nuevas formas. Esto requerirá grandes áreas de células solares.

Una opción para esto son los grandes parques solares. Otra posibilidad es el uso de células solares en edificios para reemplazar los materiales de construcción ordinarios.

Por ejemplo, los materiales para techos y ventanas pueden ser reemplazados por células solares.

 

Además de estas dos razones, las células solares también se utilizan cuando se necesita poca energía, como en calculadoras, medidores de luz y cámaras.

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