Normal 0 21 false false false ES X-NONE X-NONE
Los sistemas de producción de electricidad denominados sistemasfotovoltáicos posibilitan la transformación de la energía que contiene laradiación solar en energía eléctrica. Estos sistemas se caracterizan por ungrado de autonomía respecto al clima, lugar geográfico y otras condiciones quepocas fuentes energéticas pueden alcanzar. Las localizaciones geográficascaracterizadas por recibir un alto nivel de radiación solar son las máspropicias para su utilización.
Frente a las energías convencionales, la energía solar fotovoltáica presentala característica de ser una fuente ilimitada de energía, por tratarse deenergía renovable. Se caracteriza además por su carácter "ubicuo",pudiendo ser aprovechada en cualquier parte de la superficie del planeta(aunque, obviamente, no con la misma intensidad en todos los lugares ni en todomomento). Esta ubicuidad posibilita un amplio rango de aplicaciones (limitadoapenas por la potencia necesaria).
Las fuentes de energía tienen impactos medioambientales inevitables. Cadavez son más claros estos efectos en el planeta. Lluvia ácida, efecto invernadero,residuos radioactivos, accidentes nucleares...La conciencia mayor que existe -debido a que se conoce cada día más - con respecto a estos efectos nocivos y lamayor sensibilidad social - que se han generado específicamente gracias a losmovimientos ecológicos, etc. - son factores que hacen que esta posibilidad seauna alternativa cada vez más viable y atractiva frente a otras fuentes deenergía. Esto no es una teoría. Un ejemplo ilustrador es el caso de EE.UU queha destinado la mayor parte de su presupuesto para investigaciones energéticasa proyectos relacionados con la energía fotovoltáica. Si se sigue este nivel deinvestigación y esta cantidad de proyectos, es claro que la energíafotovoltáica jugará un rol clave en la generación de energía en Estados Unidos,especialmente en sus zonas más cálidas, como es por ejemplo Florida (que es unode los lugares en Estados Unidos donde más estudios con respecto a este tipo deenergía se han realizado).
Breve historia de los sistemas fotovoltáicos
Las investigaciones iniciales en este campo se enfocaron al desarrollo deproductos para aplicaciones espaciales, siendo su primera utilización exitosaen la fabricación de satélites artificiales. Sus características principaleslas hicieron ideales para el suministro de energía en el espacio exterior.
Las celdas fueron comercializadas por primera vez en 1955. Pero sólo acomienzos de los ochenta, comenzaron a establecerse compañías fotovoltáicas.Fue en esta década también que en Estados Unidos, el National Renewable EnergyLaboratory (NREL) estableció los métodos y estándares de prueba yfuncionamiento para los módulos fotovoltáicos. Estas actividades ayudaron a lascompañías a reducir sus costos y mejorar su funcionamiento, eficiencia yconfiabilidad.
Cómo se hacen los convertidores fotovoltáicos
Las celdas fotovoltáicas se alinean en paneles fotovoltaicos y se fabricancon Silicio. Este elemento - el segundo más abundante en la corteza terrestre -es el que permite que se de el proceso de generación de electricidad. La brechade energía por la que se calcula la eficiencia teórica de conversión demateriales voltáicos, determina la absorción espectral característica delmaterial en la región de absorción fundamental. El Silicio tiene un corte deabsorción de 1.2u con fuerte aumento en el coeficiente de absorción hacialongitudes de onda más larga. La región fundamental es la región sensible de lacélula de Sicilio.
Al dopar el Silicio puro con impurezas de ciertos elementos químicos,obtiene propiedades eléctricas únicas en presencia de la luz solar. ¿Cómo sedopa el Silicio? Un diodo está formado - como su nombre lo indica - por dospartes: una negativa y la otra positiva. En la parte positiva, al material lefaltan electrones. En la parte negativa, le sobran. Cuando las dos partes seunen, se le llama diodo semiconductor. Es semiconductor (ver la definiciónteórica de este concepto, que se ubica antes...) en el sentido de que lacorriente eléctrica sólo puede circular en un sentido. Además, a diferencia de losmateriales conductores, al aumentar la temperatura, el rendimiento tambiénaumenta. El Silicio tiene cuatro electrones. Sólo se puede llegar a tener"un Silicio negativo y otro positivo" si lo dopamos con materialescontaminantes. Así, por ejemplo, si le introducimos fósforo a su composición,obtendremos un Silicio negativo, pues conseguiriamos un electron demás cada vez(si consideramos que el fósforo tiene 5 electrones en la última capa). Encambio, si le introducimos aluminio - tres electrones en la última capa -tendremos un silicio positivo.
Cómo dijimos, sólo dopándo el Silicio, tiene las características adecuadas.Esto ocurre porque las propiedades químicas de los elementos están determinadaspor el número de electrones en su última capa y por los electrones que faltanpara completarla. El Sicilio, como también ya dijimos, posee cuatro electronesy faltan otros cuatro para completarla. Cuando los átomos de Sicilio se unen aotros, compartiéndo los electrones de las últimas capas con la de átomos vecinosy formando enlaces covalentes, estas combinación dan lugar a una estructuracristalina. Esta es la composición de las células fotovoltáicas. Ellas midenentre 7 y 9 centímetros y son delgadas y de forma rectangular o circular.
El Silicio es procesado - tras una elaboración compleja - y se forma con élun cilindro cristalino y sólido. Se trata de un cristal semiconductor muy puro.Este cilindro se corta, a su vez, en finas rodajas que luego siguen untratamiento químico antes de convertirse en células fotovoltáicas. Luego seconectan alambres a la superficie de la célula: Una al lado cargadopositivamente y otra al lado negativo. Así se completa el circuito eléctrico.Cuando la célula se expone a la luz, la electricidad fluye a través delcircuito. Para mejorar la eficiencia y la capacidad del sistema, se puedenconectar - también mediante alambres - varias células en una serie. A esto sele llama módulo (module) y también se pueden conectar, a su vez, variosmódulos. Mientras más módulos se sumen, mayor es la electricidad que se puedegenerar.
Las células funcionan gracias a lo que se denomina "efectofotovoltáico" (foto viene de luz; voltáico de electricidad). Al golpear elsol la superficie de la célula, libera electrones del átomo del material. Los electrones,excitados por la luz, se mueven a través del Sicilio. Ciertos elementosquímicos agregados a la composición del Silicio permiten establecer la ruta queseguirán los electrones.
Ese es el fenómeno fotovoltáico y su consecuencia es la corriente eléctricadirecta. Esta corriente puede ser almacenada en "acumuladores" para,si se desea, pueda ser utilizada fuera de las horas de luz. Cada célula (ocelda) es capaz de generar de 2 a 4 Amperios, a un voltaje de 0,46 a 0,48 Vutilizando como materia prima sólo radiaciones solares. Además, admiten tantola radiación directa como la difusa, lo que quiere decir que se puede conseguirenergía eléctricas incluso en los días nublados. Por lo tanto, es bastanteeficiente. Además es relativamente simple- las celdas fotovoltáicas no tienenpartes móviles, no es necesario su mantenimiento y tienen una vida útil deentre 20 y 30 años - y, sin embargo, su fabricación requiere de una tecnologíasofisticada que solamente está disponible en algunos países como Estados Unidos,Alemania, Japón y España. Es por esto que, pese a que la conversión directa dela parte visible del espectro solar es quizás la vía más ordenada y estética detodas las que existen para el aprovechamiento de la Energía Solar,desafortunadamente esta tecnología no ha podido desarrollarse por completo.
