 Los Sistemas fotovoltaicos convierten directamente parte de la energía
de la luz solar en electricidad. Las celdas fotovoltaicas se fabrican principalmente
con silicio, el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre,
el mismo material semiconductor usado en las computadoras. Cuando el silicio
se contamina o dopa con otros materiales de ciertas características,
obtiene propiedades eléctricas únicas en presencia de luz
solar. Los electrones son excitados por la luz y se mueven a través
del silicio; este es conocido como el efecto fotovoltaico y produce una
corriente eléctrica directa. Las celdas fotovoltaicas no
tienen partes móviles, son virtualmente libres de mantenimiento
y tienen una vida útil de entre 20 y 30 años.
La conversión directa de la parte visible del espectro solar
es, quizá, la vía más ordenada y estética de
todas las que existen para el aprovechamiento de la energía solar.
Las celdas solares fueron comercializadas inicialmente en 1955. Las
investigaciones iniciales en este campo se enfocaron al desarrollo de productos
para aplicaciones espaciales, siendo su primera utilización exitosa
en los satélites artificiales; sus principales características
(simplicidad, bajo peso, eficiencia, confiabilidad y ausencia de partes
móviles) las hicieron ideales para el suministro de energía
en el espacio exterior. A la fecha las celdas que han alcanzado mayor grado
de desarrollo son las de silicio cristalino, tecnología que predomina
en el mercado mundial debido a su madurez, confiabilidad en su aplicación
y sobre todo, a su vida útil que va de los 20 a los 30 años.
Por otra parte las celdas de película delgada, entre ellas el silicio
amorfo, han alcanzado cierto grado de popularidad debido a su bajo costo,
sin embargo su baja durabilidad, debido a la degradación, las sitúa
por debajo de las celdas cristalinas.
Desde principios de la década de los años 80, cuando comenzaron
a establecerse compañías fotovoltaicas en los Estados Unidos,
el National Renewable Energy Laboratory (NREL)
estableció los métodos y estándares de prueba y funcionamiento
para los módulos fotovoltaicos. Estas actividades ayudaron a las
compañías a reducir sus costos y mejorar funcionamiento,
eficiencia y confiabilidad.
En términos generales la problemática existente para la
evaluación de la irradiación solar, se plantea a nivel de
los siguientes puntos:
-
mantenimiento y calibración de los equipos de medición
-
control de calidad
-
problemas asociados al manejo de datos
-
falta de técnicos capacitados para la operación de las estaciones
solarimétricas
-
falta de elaboración de manuales especializados
-
falta de un centro especializado para la concentración de datos
de radiación solar
Afortunadamente la tecnología satelital ha abierto, en la última
década, la posibilidad de evaluar la radiación solar en la
superficie terrestre por medio de imágenes de satélite. Se
ha visto que los satélites estacionarios proporcionan información
más confiable que la que se tiene en la actualidad, pero para contar
con ella es necesario calibrar las imágenes con mediciones en tierra, con la
finalidad de mejorar los algoritmos usados para la evaluación por
medio de imágenes. Además esta información, en tiempo
real, puede ser usada para analizar el funcionamiento de plantas termosolares
y fotovoltaicas. Por lo tanto, se recomienda ampliamente evaluar la radiación
solar con imágenes de satélite.
La utilización de las imágenes satelitales representa
una gran ventaja, ya que para generar modelos o predicciones con objeto
de diseño, se podría prescindir de costosas redes solarimétricas
terrestres. Características de células para conversión solar
 Células
de silicio
Coeficiente de absorción en función
de la longitud de onda
La brecha de energía , por la que se calcula la eficiencia
teórica de conversión de materiales voltaicos, determina la absorción
espectral característica del material en la región de absorción fundamental.
El silicio tiene un corte de absorción en 1.2 u con fuerte aumento en el
coeficiente de absorción hacia longitudes de onda mas larga`.La región fundamental es la región sensible de la célula
de silicio.
Respuesta espectral
Por las características de absorción del silicio se ve que
los fotones con energía de 1.02 e.v. o mas grande, pueden producir pres hueco-electron.
Sin embargo, la energía excedente de 1.02e.v. no se usa en el proceso de
conversión de energía. |
