Una celda solar o celda
fotovoltaica es un instrumento que genera electricidad directamente de la luz
visible, debido al efecto fotovoltaico.
Para poder generar
energía útil, se deben interconectar un cierto número de celdas para formar un
panel solar, también conocido como un módulo fotovoltaico. El número de celdas
solares o el tamaño del panel solar lo determina la cantidad de luz disponible,
y la energía requerida.
Las celdas solares funcionan esencialmente con base en materiales semiconductores,
típicamente silicio, a los cuales se les agregan deliberadamente impurezas
específicas que permiten establecer un campo eléctrico interno dentro del
semiconductor pero lo suficientemente cerca de la superficie para que una gran
porción de la luz solar pueda penetrar hasta ahí. El efecto de la radiación
solar consiste en la creación de un llamado par electrón-hueco, que representa
un par de una carga negativa (el electrón) y una carga positiva (el hueco) y
que pueden desplazarse libremente dentro del semiconductor.
La eficiencia de estas celdas solares está teóricamente limitada a 28%
en el caso del silicio; prácticamente ya se ha demostrado una eficiencia del
26% en el laboratorio lo cual demuestra el alto nivel tecnológico ya alcanzado
con estas celdas. Celdas más complicadas, por ejemplo, las llamadas celdas
tandem que se fabrican combinando dos semiconductores con banda prohibida
diferente logran superar el límite del 28%; de hecho, una eficiencia de 33.7%
se ha demostrado con celdas tandem de GaAs/GaSb (Arseniuro de Galio/Antimoniuro
de Galio).
