Los dispositivos fotovoltaicos generan electricidad directamente de la luz solar a través de un proceso electrónico que ocurre naturalmente en ciertos tipos de materiales, llamados semiconductores. Los electrones en estos materiales son liberados por la energía solar y pueden ser inducidos a viajar a través de un circuito eléctrico, alimentando dispositivos eléctricos o enviando electricidad a la red.
Los dispositivos fotovoltaicos se pueden utilizar para alimentar cualquier cosa, desde pequeños dispositivos electrónicos como calculadoras y señales de tráfico hasta hogares y grandes empresas comerciales.
¿Cómo funciona la tecnología fotovoltaica?
Los fotones golpean y ionizan el material semiconductor en el panel solar, haciendo que los electrones externos se liberen de sus enlaces atómicos. Debido a la estructura de semiconductores, los electrones son forzados en una dirección creando un flujo de corriente eléctrica. Las células solares no son 100% eficientes en las células solares de silicio cristalino, en parte porque solo se puede absorber cierta luz dentro del espectro. Parte del espectro de luz se refleja, parte es demasiado débil para generar electricidad (infrarrojo) y parte (ultravioleta) crea energía térmica en lugar de electricidad.
Otros tipos de tecnología fotovoltaica
Además del silicio cristalino (c-Si), existen otros dos tipos principales de tecnología fotovoltaica:
- La película fotovoltaica de película delgada es una pequeña parte de rápido crecimiento del mercado solar comercial. Muchas empresas de películas delgadas son empresas emergentes que desarrollan tecnologías experimentales. Generalmente son menos eficientes, pero a menudo más baratos, que los módulos c-Si.
- En los Estados Unidos, los conjuntos de PV concentrados se encuentran principalmente en el desierto del suroeste. Utilizan lentes y espejos para reflejar la energía solar concentrada en células de alta eficiencia. Requieren luz solar directa y sistemas de seguimiento para ser más efectivos.
- Los sistemas fotovoltaicos integrados en el edificio sirven como la capa externa de una estructura y generan electricidad para uso en el sitio o para exportar a la red. Los sistemas BIPV pueden proporcionar ahorros en materiales y costos de electricidad, reducir la contaminación y aumentar el atractivo arquitectónico de un edificio.
Historia de la tecnología fotovoltaica
El efecto PV fue observado ya en 1839 por Alexandre Edmund Becquerel, y fue objeto de investigación científica hasta principios del siglo XX. En 1954, Bell Labs en los Estados Unidos introdujo el primer dispositivo solar fotovoltaico que producía una cantidad utilizable de electricidad, y en 1958, las células solares se estaban utilizando en una variedad de aplicaciones científicas y comerciales a pequeña escala.
La crisis energética de los años 70 vio el comienzo de un gran interés en el uso de células solares para producir electricidad en hogares y negocios, pero los precios prohibitivos (casi 30 veces más altos que el precio actual) hicieron que las aplicaciones a gran escala no fueran prácticas.
Los desarrollos de la industria y la investigación en los años siguientes hicieron que los dispositivos fotovoltaicos fueran más factibles y comenzó un ciclo de aumento de la producción y disminución de los costos que continúa hasta hoy.
Costos de la energía solar fotovoltaica
La rápida caída de los precios ha hecho que la energía solar sea más asequible que nunca. El precio promedio de un sistema fotovoltaico completo se ha reducido en un 59 por ciento en la última década.
Fotovoltaica moderna
El costo de la energía fotovoltaica se ha reducido drásticamente a medida que la industria ha aumentado la fabricación y mejorado gradualmente la tecnología con nuevos materiales. Los costos de instalación también se han reducido con instaladores más experimentados y capacitados. A nivel mundial, Estados Unidos tiene el tercer mercado más grande para instalaciones fotovoltaicas y continúa creciendo rápidamente.
La mayoría de las células solares modernas están hechas de silicio cristalino o material semiconductor de película delgada. Las células de silicio son más eficientes para convertir la luz solar en electricidad, pero generalmente tienen costos de fabricación más altos. Los materiales de película delgada generalmente tienen eficiencias más bajas, pero pueden ser más simples y menos costosos de fabricar. Una categoría especializada de células solares, llamadas células de unión múltiple o en tándem, se utilizan en aplicaciones que requieren muy bajo peso y muy alta eficiencia, como satélites y aplicaciones militares. Todos los tipos de sistemas fotovoltaicos se utilizan ampliamente hoy en una variedad de aplicaciones.
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