¿Cómo funcionan los paneles solares?

Ya sea en una calculadora de energía solar o una estación espacial internacional, los paneles solares generan electricidad a partir de los mismos principios de la electrónica como las baterías químicas o tomas de corriente estándar. Los paneles solares permiten la libre circulación de electrones a través de un circuito.

Para entender cómo los paneles solares generan energía eléctrica hay que entender que el elemento básico de los paneles solares es el mismo elemento que ayudó a crear la revolución de la computadora, silicio puro. Para la construcción de paneles solares es necesario que el silicio esté despojado de todas las impurezas, se hace una plataforma ideal neutral para la transmisión de electrones. El silicio también tiene algunas propiedades a nivel atómico que lo hacen aún más atractivo para la creación de paneles solares.Los átomos de silicio tienen espacio para ocho electrones en sus bandas exteriores, pero sólo llevan cuatro en su estado natural. Esto significa que hay espacio para cuatro electrones más.

Si un átomo de silicio tiene contacto con otro átomo de silicio, cada uno recibe del otro átomo de a cuatro electrones. Los átomos de silicio se pueden combinar en los próximos años y dan como resultado un gran trozo de silicio puro. Este material se utiliza para formar las placas de los paneles solares.Aquí es donde la ciencia entra en escena. Dos placas de silicio puro no generan electricidad en los paneles solares, porque no tienen carga positiva o negativa. Los paneles solares se crean mediante la combinación del silicio con otros elementos que tienen cargas positivas o negativas.El fósforo, por ejemplo, tiene cinco electrones para ofrecer a otros átomos. Si el silicio y el fósforo se combinan químicamente, el resultado es un establo de ocho electrones con un electrón libre adicional que aporta carga negativa. Con el fin de que fluya la electricidad, una carga positiva también debe crearse. Esto se logra en los paneles solares mediante la combinación de silicio con un elemento como el boro, que sólo tiene tres electrones para ofrecer.

Las placas positivas se intercalan en los paneles solares, con los alambres conductores que corren entre ellos.Con las dos placas en su lugar, ahora es hora de traer la energía solar. La luz solar emite muchas partículas de energía diferentes, uno de ellos es el fotón. Un fotón actúa esencialmente como un martillo en movimiento. Cuando las placas de negativos de las células solares se ubican en un ángulo adecuado para el sol, los fotones bombardean el silicio y los átomos de fósforo.Finalmente, el noveno electrón, que quiere ser libre de todos modos, se cae del anillo exterior. Este electrón no se queda libre por mucho tiempo, ya que el silicio placa positiva se adentra en el terreno abierto en su propia banda exterior. De los fotones del sol se desprenden más electrones y es ahí cuando se genera la electricidad. Uno de los principales problemas con el uso de paneles solares es la pequeña cantidad de electricidad que generan en comparación con su tamaño. Una calculadora sólo puede exigir una sola célula solar, pero un coche alimentado por energía solar requeriría varios miles. Si el ángulo de los paneles solares se cambia aunque sea ligeramente, la eficiencia puede caer en un 50 por ciento.

Los cargadores solares pueden ser almacenados en baterías químicas, pero generalmente no hay mucho poder. La misma luz solar que proporciona fotones ultravioleta también proporciona ondas infrarrojas, que eventualmente causan que los paneles se degraden físicamente. Los paneles deben estar expuestos a los elementos meteorológicos destructivos, que también pueden afectar gravemente la eficiencia.

Los colectores solares por su parte, tienen la capacidad de poporcionar temperaturas elevadas pero el sol debe estar en perfecta ubicación con respecto a los ángulos de los paneles. El reto para los científicos del futuro será la creación de paneles solares más eficientes lo suficientemente pequeños para aplicaciones prácticas y lo suficientemente potente como para crear el exceso de energía para cuando la luz del sol no esté disponible.