Celdas Fotoeléctricas

CELDAS FOTOELÉCTRICAS

ÍNDICE

1) Introducción2) Celda fotovoltaica o fotoeléctrica3) Funcionamiento4) semiconductor5) Pila eléctrica6) Funcionamiento7) Conclusión

INTRODUCCIÓN Cuando una luz monocromática incide sobre un material

fotosensible (cátodo), este emite electrones con una energía cinética que no depende de la intensidad de la luz, sino de su longitud de onda y del material del cátodo. Esto es lo que se denomina emisión fotoeléctrica y los electrones emitidos fotoelectrones.

En 1905, Einstein explica el efecto fotoeléctrico estableciendo quela energía de un fotón viene dada por E= hv, donde h es la constante de Planck y v es la frecuencia de la luz. Esta explicación le valió el premio Nobel de física.

CELDA FOTOVOLTAICA O FOTOELÉCTRICA:

- Esta compuesta de un material que presenta efecto fotoeléctrico: absorben fotones de luz y emiten electrones. Cuando estos electrones libres son capturados, el resultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada como electricidad.

- Se podría decir que el efecto fotoeléctrico es lo opuesto a los rayos X, ya que el efecto fotoeléctrico indica que los fotones luminosos pueden transferir energía a los electrones. Los rayos X son la transformación en un fotón de toda o parte de la energía cinética de un electrón en movimiento.

FUNCIONAMIENTO1. La luz solar choca en la celda y es

absorbida dentro del material semiconductor; en este caso el silicio.

2. La energía golpea los electrones libres (huecos libres) del material permitiéndoles fluir libremente.

3. Se forma un campo eléctrico al poner en contacto un silicio tipo-N y un silicio tipo-P. Este campo actúa como un diodo; y con ayuda de la aplicación de energía externa los electrones fluyen desde el lado P al N.

4. Este flujo de electrones es una corriente y poniendo los contactos de metal en la parte superior e inferior de la celda podemos sacar la corriente para usarla externamente.

SEMICONDUCTOR: SILICIO

El silicio tiene algunas propiedades químicas especiales: Un átomo de silicio tiene 14 electrones dispuestos en tres capas

diferentes. Las primeras dos capas, las más cercanas al centro están completamente llenas. La capa exterior sólo está semi llena, por cuanto tiene sólo cuatro electrones. Un átomo siempre buscará llenar su última capa electronica. Para hacer esto compartirá cuatro electrones de su átomo vecino. Este proceso forma la estructura cristalina.

Este silicio puro no sirve como conductor, por eso se utiliza silicio con impurezas. Este proceso se denomina Dopping:

Cuando al silicio se le hace dopping con fósforo resulta un silicio llamado tipo-N, porque prevalecen los electrones libres. El silicio tipo-N es mucho mejor conductor que el silicio puro.

Cuando al silicio se le hace doping con boro, el cual tiene 3 electrones en la última capa, se denomina silicio tipo-P. El silicio tipo-P, en lugar de tener electrones libres tiene huecos libres. Los huecos son ausencia de electrones, llevando así carga opuesta a la del electrón, es decir carga positiva. Estos se mueven igual como lo hacen los electrones.

Silicio puro

Silicio dopado

PILA ELÉCTRICA Una pila eléctrica es un

dispositivo que convierte energía química en energía eléctrica por un proceso químico transitorio, tras lo cual cesa su actividad y han de renovarse sus elementos constituyentes, puesto que sus características resultan alteradas durante el mismo. Se trata de un generador primario. Esta energía resulta accesible mediante dos terminales que tiene la pila, llamados polos, electrodos o bornes. Uno de ellos es el polo negativo o ánodo y el otro es el polo positivo o cátodo.

FUNCIONAMIENTO

Las pilas básicamente consisten en dos electrodos metálicos sumergidos en un líquido, sólido o pasta que se llama electrolito. El electrolito es un conductor de iones.

Cuando los electrodos reaccionan con el electrolito, en uno de los electrodos (el ánodo) se producen electrones (oxidación), y en el otro (cátodo) se produce un defecto de electrones (reducción). Cuando los electrones sobrantes del ánodo pasan al cátodo a través de un conductor externo a la pila se produce una corriente eléctrica.

Como puede verse, en el fondo, se trata de una reacción de oxidación y otra de reducción que se producen simultáneamente

CONCLUSIÓN

Las celdas fotovoltaicas conocidas también como celdas solares están hechas de materiales semiconductores, en especial de silicio, el mismo que se emplea en la industria de la microelectrónica.

Además son el motor de cualquier sistema solar, es que sin ellas no podríamos contar actualmente con paneles solares o cualquier otro dispositivo que funcione a base de esta energía.