¿Qué es el efecto fotovoltaico? ¿Qué beneficios tiene para nuestra sociedad? Sigue leyendo y descúbrelo.
La energía solar fotovoltaica es un tipo de energía renovable con un gran potencial en nuestro país debido a la cantidad de horas de radiación solar de las que disponemos cada año.
Sus ventajas son muchas y muy conocidas. Una de las más importantes es que, al contrario de lo que ocurre con otras fuentes energéticas cuyas reservas son finitas y localizadas (como el carbón, el gas, el petróleo o la energía nuclear), la energía del sol es inagotable y está disponible en todo el mundo, adaptándose a los ciclos naturales.
Estas características hacen de la energía fotovoltaica una alternativa esencial para conseguir un sistema energético sostenible y respetuoso con el medioambiente, que permita el desarrollo presente sin poner en riesgo el de las futuras generaciones. Esto se consigue, en gran parte, gracias a las instalaciones de autoconsumo solar.
¿Qué es el efecto fotovoltaico?
La energía fotovoltaica consiste en transformar la energía del sol en electricidad utilizando paneles fotovoltaicos. Pero, ¿alguna vez te has preguntado cómo se produce este proceso?
Todo se debe al llamado «efecto fotovoltaico«, un concepto acuñado y definido por Alexander Edmond Bequerel en 1878.
Según Bequeral el efecto fotovoltaico es “la producción de una corriente eléctrica provocada por el contacto de dos piezas que no están formadas por el mismo material y que, a su vez, se encuentran expuestas a una radiación electromagnética”, como, por ejemplo, la luz solar.
Este físico francés llegó a esta conclusión cuando comprobó, mientras estaba experimentando con una pila electrolítica con electrodos de platino, que la corriente subía en uno de los electrodos si este se exponía al sol.
Años después, el efecto fotovoltaico se usaría para transformar la radiación del sol en electricidad, dando origen a la energía solar fotovoltaica.
¿Cómo se genera el efecto fotovoltaico?
El efecto fotovoltaico consiste en convertir la radiación solar en electricidad utilizando para ello un material que absorbe los fotones de la luz y que, después, emite electrones que se desplazan intercambiando posiciones. Este movimiento de electrones produce una corriente eléctrica.
Como seguro ya sabes, toda materia está compuesta por átomos que, en su última capa, contienen electrones. Estos electrones permiten la formación de enlaces entre átomos, formando diferentes estructuras. Dependiendo de la movilidad de estos enlaces, un material tiene mayor o menor conductividad eléctrica.
Para generar energía fotovoltaica se emplean unos dispositivos semiconductores denominados celdas o células fotovoltaicas. Estas celdas se fabrican, entre otros, con silicio cristalino y fósforo, dos materiales semiconductores que se ionizan con los rayos solares y liberan electrones. En el primer caso, se presentan en bloque a partir de varios cristales y, en el segundo, como una red cristalina desordenada.
Cuando las células fotovoltaicas de los paneles captan la radiación solar en forma de fotones, se liberan electrones que circulan permanente por este material. Esto se debe a la presencia de un campo eléctrico que se genera al combinar la célula fotovoltaica con dos zonas de material semi-conductor con cargas eléctricas opuestas: una con carga negativa (exceso de electrones) y otra con carga positiva (carencia de electrones). De esta manera, se consigue que el flujo de electrones pase de una capa a otra.
Pongamos un ejemplo más visual:
Imagina un fotón que entra en contacto con una célula fotovoltaica. Al generar un electrón, ese átomo deja un hueco que espera ser ocupado, produciéndose lo que conocemos como cargas eléctricas. Cuando las cargas eléctricas se producen de manera ininterrumpida, podemos extraerlas y utilizarlas para nuestro beneficio. Pero, para ello, debe existir un campo eléctrico con polaridad continua que repartirá los electrones en un sentido contrario al de los huecos que aparecen y que van en la dirección opuesta, generando así el movimiento o corriente eléctrica.
Efecto fotovoltaico y placas fotovoltaicas: beneficios y aprovechamiento
Para que el efecto fotovoltaico sea efectivo desde un punto de vista funcional, las células fotovoltaicas se deben colocar dispuestas en serie a lo largo de los paneles solares.
De hecho, estas celdas no se emplean de manera individual, sino que se conectan entre ellas creando módulos o bloques básicos que, a su vez, conforman los paneles solares y permiten conseguir un voltaje adecuado para generar electricidad.
Por otra parte, no todos los fotones son capaces de aportar la energía necesaria para liberar un electrón. Es más, el efecto fotovoltaico solo se produce cuando un fotón que aporta la energía cinética suficiente entra en contacto con el material y, una vez lo penetra, impacta con otro electrón y genera un patrón electrón-hueco. Esto quiere decir que algunos fotones pierden parte de su energía y no llegan de manera directa al panel, no pudiendo completar este proceso.
De ahí que el efecto fotoeléctrico no sea igual cuando las placas reciben la radiación solar de manera directa o indirecta.
