¿Cómo funcionan los paneles solares?

Los paneles solares son dispositivos que recogen la energía del sol y la convierten en electricidad mediante células fotovoltaicas. Mediante el efecto fotovoltaico, los semiconductores crean interacciones entre los fotones del sol y los electrones para producir electricidad. Aprende cómo funciona el proceso y qué ocurre con la electricidad generada.

Tabla de contenidos

De la energía solar a la electricidad: Paso a paso

Cada panel solar contiene células fotovoltaicas (FV) individuales hechas de materiales que pueden conducir la electricidad. Este material suele ser el silicio cristalino, por su disponibilidad, coste y larga vida útil. La estructura del silicio hace que sea muy eficiente en la conducción de la electricidad.

Estos son los pasos necesarios para que la energía solar se convierta en electricidad:

  1. Cuando la luz solar incide en cada célula fotovoltaica, se pone en marcha el efecto fotovoltaico. Los fotones, o partículas de energía solar, que componen la luz comienzan a desprender electrones del material semiconductor.
  2. Estos electrones comienzan a fluir hacia las placas metálicas que rodean el exterior de la célula fotovoltaica. Al igual que el flujo de agua en un río, los electrones crean una corriente de energía.
  3. La corriente de energía se presenta en forma de corriente continua (DC). La mayor parte de la electricidad que se utiliza está en forma de corriente alterna (CA), por lo que la electricidad de CC tiene que viajar a través de un cable hasta un inversor cuyo trabajo es cambiar la CC por la CA.
  4. Una vez que la corriente eléctrica se convierte en CA, puede utilizarse para alimentar los aparatos electrónicos de una casa o almacenarse en baterías. Para que la electricidad pueda utilizarse, debe pasar por el sistema eléctrico de la casa.

Se trata de un sistema de energía solar fotovoltaica.

El efecto fotovoltaico

El proceso de convertir la luz solar en electricidad se conoce como efecto fotovoltaico (FV). Una capa de células fotovoltaicas que recogen la luz cubre la superficie de un panel solar. Una célula fotovoltaica está hecha de materiales semiconductores como el silicio. A diferencia de los metales, que son grandes conductores de la electricidad, los semiconductores de silicio permiten que la electricidad fluya a través de ellos.

La corriente eléctrica en los paneles solares se produce al desprender un electrón de un átomo de silicio, lo que requiere mucha energía porque el silicio quiere retener sus electrones. Por tanto, el silicio no puede generar mucha corriente eléctrica por sí mismo. Los científicos resolvieron este problema añadiendo al silicio un elemento con carga negativa como el fósforo. Cada átomo de fósforo tiene un electrón extra que no tiene problema en ceder, por lo que la luz solar puede desprender más electrones fácilmente. 

Un diagrama de la sección transversal de una célula solar que muestra flechas amarillas y rojas que representan la luz solar que incide en la parte superior de la célula. Una parte se absorbe y otra se refleja. Las capas también muestran el movimiento de los electrones representados por círculos con signo negativo y flechas que apuntan hacia arriba y los agujeros de los electrones representados por círculos con signo positivo y flechas que apuntan hacia abajo. Un circuito conecta el lado negativo y el positivo con una flecha que muestra el flujo de la corriente eléctrica fuera de la célula.

Este silicio cargado negativamente, o de tipo N, se une a una capa de silicio cargada positivamente, o de tipo P. La capa de tipo P se hace añadiendo átomos de boro cargados positivamente al silicio. A cada átomo de boro le «falta» un electrón, y le encantaría obtener uno de donde pueda. Al juntar las láminas de estos dos materiales, los electrones del material de tipo N saltan al material de tipo P. Esto crea un campo eléctrico, que luego actúa como una barrera que impide que los electrones se muevan fácilmente a través de él.

Cuando los fotones golpean la capa de tipo N, hacen saltar un electrón. Ese electrón libre quiere llegar a la capa de tipo P, pero no tiene suficiente energía para atravesar el campo eléctrico. En su lugar, toma el camino de menor resistencia. Fluye a través de los cables metálicos que hacen una conexión desde la capa de tipo N, alrededor del exterior de la célula fotovoltaica, y de vuelta a la capa de tipo P. Este movimiento de electrones crea electricidad.

¿A dónde va la electricidad?

Si alguna vez has pasado por delante de una casa con paneles solares o te has planteado adquirirlos para tu propia casa, quizá te sorprenda saber que la mayoría de las casas solares siguen necesitando obtener electricidad de una compañía eléctrica. Según la Comisión Federal de Comercio, la mayoría de las casas que tienen paneles solares en Estados Unidos obtienen alrededor del 40% de su electricidad de sus paneles. Esa cantidad depende de factores como el número de horas de luz solar directa que reciben tus paneles y el tamaño del sistema.

Cuando el sol brilla, los paneles solares convierten la luz solar en energía. Si producen más electricidad de la que necesitan, esa electricidad suele devolverse a la red eléctrica y se obtiene un crédito en la factura de la luz. Esto se conoce como «medición neta». En un sistema híbrido, la gente instala baterías con sus paneles solares y la mayor parte del exceso de electricidad que generan los paneles puede almacenarse allí. Lo que sobra se devuelve a la red.

En la medición bruta, toda la electricidad producida por los paneles solares residenciales se envía inmediatamente a la red eléctrica. Los residentes recuperan entonces la energía de la red. Sin embargo, los paneles solares no siempre producen electricidad. Si el sol no brilla, los propietarios de las viviendas pueden tener que recurrir a la red eléctrica de todos modos para extraer la electricidad. Entonces la compañía eléctrica les cobrará la energía consumida.  

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