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¿Cómo funcionan los paneles solares?
Fecha: 2017-03-05 Accesos: 128

Los paneles solares funcionan permitiendo que los fotones (partículas de luz) de la luz solar eliminen los electrones de los átomos. El silicio por sí solo no puede transportar una corriente eléctrica, por eso el silicio que se encuentra en las partículas solares es impuro y se combina con el fósforo. Cuando se combina con fósforo, los electrones se pueden deslocalizar para transportar la carga eléctrica. Este proceso de agregar impurezas se llama dopaje.

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El resultado es lo que se conoce como silicio tipo N y es lo que se encuentra en la superficie de los paneles solares. Debajo de esa capa de silicio tipo N reside su espejo opuesto: silicio tipo P. El tipo P utiliza impurezas de elementos como el galio o el boro, lo que significa que el material tiene espacio para otros electrones. Esto crea un campo magnético eléctrico donde la capa superior de silicio de tipo N es negativa y el silicio de tipo P es positivo. Los electrones son liberados de los átomos en la capa de tipo N y se mueven hacia la capa de tipo p para llenar los espacios de electrones vacíos. El flujo de electrones crea electricidad.


¿Qué constituye un panel solar?


Los paneles solares están hechos de capas de silicio. El silicio forma una estructura cristalina dura y quebradiza y es el segundo elemento más abundante en la tierra. Este material semiconductor se puede cultivar, y los científicos cultivan silicio en un tubo como un cristal único y uniforme. Luego desenrollan el tubo y cortan la lámina en 'obleas' haciéndolas lo más delgadas posible. La mayoría de los paneles solares tienen una eficiencia entre 10 y 20 por ciento. Hace una década, los paneles solares tenían niveles de eficiencia de alrededor del 13%. En 2019 ha aumentado a 20%. El límite superior del silicio es 29% debido a la naturaleza del silicio.


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Para que las futuras células solares reemplacen a las células solares actuales, deben ser capaces de capturar más luz, más eficientes para transformar la luz en energía y menos costosas de construir que los diseños actuales.


La primera opción para mejorar las células solares sería agregar hardware que les permitiera capturar más luz, lo que significa que no necesitamos abandonar los diseños actuales de células solares. La electrónica se puede instalar dentro de las células solares que les permiten seguir al sol a medida que se mueve a través del cielo durante el día. Si las células solares siempre apuntan hacia el sol, entonces permitiría que más luz golpee las células solares y, a su vez, se puede producir más energía. Actualmente, diseñar dispositivos electrónicos que puedan llevar a cabo esta función es un desafío continuo, pero la innovación en este frente continúa. Alternativamente, en lugar de hacer que las células solares se muevan, podemos instalar espejos para enfocar la luz en una célula solar más pequeña y, por lo tanto, más barata.


Otra ruta para mejorar el rendimiento de las células solares es enfocarse en su eficiencia. Las células solares con más de una capa de material de captura de luz pueden capturar más luz. Recientemente, las células solares probadas en laboratorio dentro de cuatro capas pueden capturar la luz con un 46% de eficiencia. Estas células todavía son en su mayoría demasiado caras y difíciles de producir para uso comercial, pero la investigación en curso puede hacer de estas células súper eficientes la nueva norma algún día.


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En el futuro inmediato, es probable que las células solares de silicio sigan disminuyendo su costo, lo que las hará más accesibles para más personas en el futuro, especialmente en los países en desarrollo. En los Estados Unidos, se prevé que las reducciones de costos aumenten la energía solar producida por 500% por 2050. Teóricamente para alimentar al mundo entero tal como lo conocemos ahora, necesitamos 4,000,000 metros cuadrados de células solares. Para poner eso en perspectiva, el desierto del Sahara es 3,600,000 metros cuadrados.


La energía solar tiene mucho potencial, la mayoría de los países que aún carecen de electricidad son países cálidos y soleados. Para estos países, adaptar la energía solar sería mucho más eficiente, más seguro y más limpio que el queroseno. Sin embargo, es poco probable que alguna vez veamos países en Europa que solo dependan de la energía solar, debido a la falta de luz solar constante durante el día.


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Dentro de unos años, es probable que veamos alternativas al silicio en nuestros tejados y granjas solares, lo que ayudará a proporcionar fuentes de energía limpias y renovables. También veremos una mayor fabricación a granel de células solares y nuevas tecnologías que harán que las células sean más baratas y más eficientes.


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