La genialidad de las células solares es que convierten la
energía de la luz solar directamente en electricidad. No tiene que tomar
el desvío de la energía eólica o hidroeléctrica para extraer la energía del
sol. Todo esto está muy bien, pero ¿cómo se hace realmente? Y si las
células solares son un atajo tan maravilloso para la energía solar, ¿por qué no
tenemos células solares en todas partes?
En este texto, explicamos los principios con un poco más de detalle e incluimos
otros conceptos relevantes.
Aproximadamente el 95% de todas las células
solares producidas en la actualidad están hechas de silicio. Para entender
cómo funciona un panel solar, primero debemos mirar un poco más de cerca este
elemento como sucede con los Paneles fotovoltaicos en las palmas.
Silicio,
dopaje y migración de electrones: así es como funciona un panel solar
El silicio es el elemento número 14 y tiene 4 electrones en la capa exterior.
El silicio, como todas las demás sustancias, quiere cumplir la regla del octeto,
lo que significa tener 8 electrones en la capa exterior. El silicio es un
elemento en el que los átomos están unidos entre sí en una red cristalina. En
la red, los átomos vecinos dividen los electrones entre ellos, y de esta manera
todos los átomos obtienen 8 electrones en la capa exterior (cumplen la regla
del octeto). Básicamente, dicho cristal conduce mal la corriente eléctrica. Por
dopaje de silicio, es decir, la adición de pequeñas cantidades de otros
materiales, podemos cambiar las propiedades de silicio de manera que se hace
débilmente conductora.
En una célula solar, el silicio suele estar dopado con boro (número atómico 5)
y fósforo (número atómico 15). Cuando dopamos silicio con boro, hay una
«falta» de electrones (no llenan todas las capas externas). El boro
tiene solo tres electrones en la capa exterior, mientras que el silicio tiene
cuatro. Esto se denomina dopaje p, dopaje positivo, porque hay posiciones de
electrones libres en la red. A estas vacantes las llamamos «huecos».
Esto no significa que el material esté «cargado positivamente», el
material dopado con p sigue siendo eléctricamente neutro. (Ha retenido todos
los protones y electrones y, por lo tanto, no es un ion).
Ocurre lo contrario cuando agregamos fósforo. Dado que el fósforo tiene cinco
electrones en la capa exterior, habrá un excedente de electrones. Esto es
n-dopaje, es decir, «dopaje negativo». Los electrones que quedan en la red se pueden
mover fácilmente. El silicio dopado con N también es eléctricamente neutro.
Cómo son las células solares
