Cómo funciona un panel solar
Los paneles solares son dispositivos que convierten la luz solar en electricidad. Para ello, utilizan el efecto fotoeléctrico, descubierto por Heinrich Hertz en 1887.
El efecto fotoeléctrico
El efecto fotoeléctrico se produce cuando los fotones, que son partículas de luz, chocan contra un material semiconductor. Los fotones tienen energía, y cuando chocan contra un átomo de un material semiconductor, pueden transferir parte de su energía a uno de los electrones del átomo.
Si la energía del fotón es mayor que la energía de enlace del electrón, el electrón puede liberarse del átomo y convertirse en un electrón libre. Los electrones libres son portadores de carga eléctrica, y cuando se mueven, generan una corriente eléctrica.
Los materiales semiconductores
Los materiales semiconductores son materiales que tienen una conductividad eléctrica intermedia entre la de los metales y la de los aislantes. Los materiales semiconductores más utilizados en los paneles solares son el silicio y el germanio.
El silicio es el material semiconductor más utilizado en los paneles solares. Es un material abundante y relativamente barato. El silicio se puede obtener de la arena, que es un material abundante en la naturaleza.
La estructura de un panel solar
Un panel solar está formado por una serie de células solares conectadas entre sí. Las células solares están hechas de silicio o de otro material semiconductor.
La estructura típica de una célula solar es la siguiente:
- Una capa de silicio dopado con boro, que tiene una carga positiva.
- Una capa de silicio dopado con fósforo, que tiene una carga negativa.
- Una capa de metal, que actúa como contacto eléctrico.
El funcionamiento de un panel solar
Cuando la luz solar incide sobre una célula solar, los fotones de la luz chocan contra los átomos de silicio. Si la energía del fotón es mayor que la energía de enlace de un electrón, el electrón puede liberarse del átomo y convertirse en un electrón libre.
Los electrones libres se mueven hacia la capa de silicio dopado con boro, que tiene una carga positiva. Esto genera una corriente eléctrica que fluye a través de la célula solar.
La corriente eléctrica generada por una célula solar es relativamente pequeña. Por eso, los paneles solares están formados por una serie de células solares conectadas entre sí.
La salida de un panel solar
La salida de un panel solar es una corriente eléctrica continua de baja tensión. La tensión de un panel solar depende del tipo de material semiconductor utilizado y del tamaño de las células solares.
Los paneles solares suelen tener una tensión de entre 12 y 20 voltios.
Los sistemas de energía solar fotovoltaica
Los paneles solares se pueden utilizar para generar electricidad en hogares, empresas y otras instalaciones.
Para utilizar un panel solar, es necesario conectarlo a un inversor. El inversor convierte la corriente continua generada por el panel solar en corriente alterna, que es la corriente que utilizan la mayoría de los aparatos eléctricos.
Los sistemas de energía solar fotovoltaica pueden ser conectados a la red eléctrica o pueden ser sistemas aislados.
Los sistemas de energía solar fotovoltaica conectados a la red
Los sistemas de energía solar fotovoltaica conectados a la red están conectados a la red eléctrica. Cuando el panel solar genera más electricidad de la que se necesita, el exceso de electricidad se inyecta en la red.
Cuando el panel solar no genera suficiente electricidad, la electricidad necesaria se toma de la red.
Los sistemas de energía solar fotovoltaica aislados
Los sistemas de energía solar fotovoltaica aislados no están conectados a la red eléctrica. Estos sistemas deben almacenar la electricidad generada por el panel solar para poder utilizarla cuando no hay luz solar.
La electricidad se puede almacenar en baterías o en otros dispositivos de almacenamiento de energía.
Conclusiones
Los paneles solares son dispositivos que convierten la luz solar en electricidad. El efecto fotoeléctrico es el principio fundamental que hace posible esta conversión.
Los paneles solares se pueden utilizar para generar electricidad en hogares, empresas y otras instalaciones. Pueden ser conectados a la red eléctrica o pueden ser sistemas aislados.
Autor: Andrea
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