Efecto fotovoltaico
La generación de energía eléctrica en los sistemas fotovoltaicos es posible gracias a un fenómeno que ocurre cuando la energía solar incide sobre el material de las celdas, concretamente la incidencia de los fotones de los rayos con el silicio. Este fenómeno es denominado el efecto fotovoltaico.
Los módulos fotovoltaicos están compuestos por pequeñas células, cada una de estas produce un voltaje similar a las otras y, al ser conectadas en serie, producen un voltaje mayor y tienen la capacidad de generar electricidad a escala de kilowatts o incluso mayor. Estos módulos se interconectan para formar paneles FV y estos paneles se conectan para generar un voltaje o corriente específica [1].
Composición de las células fotovoltaicas
Las células que conforman los módulos están hechas a partir de semiconductores de silicio y otros materiales impuros para maximizar la producción de electricidad. Una parte del material es dopada con impurezas carentes de un electrón, creando un material con carga positiva o material p. Por otro lado, la otra parte del silicio se dopa con material con exceso de electrones para crear un maternial cargado negativamente o tipo n. Las impurezas presentes en el dopaje son el boro para material p y el fósforo para el material n.
Efecto de la irradiancia en el módulo
Una vez que los rayos de sol inciden sobre la célula de silicio, cierta proporción de irradiancia rebota en el material y no es utilizada en la generación, sin embargo, hay otra proporción que sí penetra en el material y esta produce electricidad por medio del efecto fotovoltaico [1].
De manera general, los fotones que logran penetrar excitan a los electrones, provocando que se desplacen y generando la corriente eléctrica, que viene acompañado también con un voltaje. Dependiendo de la incidencia y de la cantidad irradiancia solar, se va a producir este desplazamiento en mayor o menor medida, lo que se traduce en una menor o mayor generación de electricidad. A continuación se presenta una explicación más detallada de este fenómeno.
Cuando los rayos del sol inciden en el módulo, los fotones desplazan el último electron de valencia del silicio, cada desplazamiento de electrón deja un agujero o espacio, que procede a ser ocupado por otro electrón y, de esta manera, generar un desplazamiento en los electrones consecutivos y, finalmente, corriente.
Estos electrones producen una tensión en la unión P-N de la célula, que tiene un voltaje aproximadamente de 0.5V. Para aumentar este voltaje y acercarlo a un valor más conveniente, las células son conectadas en seria, para aumentar su corriente son conectadas en paralelo. El voltaje es un valor que no aumenta con el tamaño de la celda, sin embargo, la corriente sí lo hace. Esto quiere decir que si el área de incidencia es mayor, la corriente tenderá a aumentar y el voltaje permanecerá constante.
Una vez conectadas en serie y paralelo las células, se les recubre con un marco, que es encapsulado y asegurado para que el módulo fotovoltaico pueda resistir las condiciones de la intemperie.
Referencias
[1]. Maual de diseño e instalación fotovoltaica
