Tecnología Solar: el Sol como nuestro proveedor de Energía

Imagen extraída de Solar Energy Store

Existen diferentes formas para la utilización de la energía solar. La conocida como energía solar térmica, se obtiene mediante la conversión del calor del sol en calor útil, para calentar por ejemplo agua para duchas o para calefacción. La energía fotovoltaica, en cambio, implica convertir la radiación solar en energía eléctrica. Con este objetivo, celdas solares individuales se combinan para crear módulos solares.

Las celdas solares están hechas de un material semi-conductor (generalmente silicio), a través del cual la irradiación lumínica es separada en cargas negativas (electrones) y en conductores de cargas positivas. El campo electromagnético creado por las variaciones seleccionadas en los semi-conductores, separa las cargas energéticas. El resultado es la carencia de electrones en un lado y el exceso de ellos en el otro. Esta tensión eléctrica puede ser recolectada por contactos metálicos en las partes superiores e inferiores.
Ya en 1839, el físico francés Alexandre Becquerel había descubierto el efecto fotovoltaico, a través del cual los pares de cargas eléctricas se separaban cuando eran alcanzados por la luz solar. En 1884, el norteamericano Charles Fritts estableció la fuerza electromotriz del selenio iluminado, y construyó la primera célula solar. Sin embargo, su efectividad era mínima.

La explicación científica para el hecho de que la luz puede ser convertida directamente en electricidad, fue enunciada por Albert Einstein en 1905, esta es la base del proceso mediante el cual una célula Fotovoltaica convierte la luz solar en electricidad. La luz solar está compuesta por fotones, o partículas energéticas. Estos fotones son de diferentes energías, correspondientes a las diferentes longitudes de onda del espectro solar. Únicamente los fotones absorbidos generan electricidad. Cuando un fotón es absorbido, la energía del fotón se transfiere a un electrón de un átomo de la célula. Con esta nueva energía, el electrón es capaz de escapar de su posición normal asociada con un átomo para formar parte de una corriente en un circuito eléctrico.

Finalmente, fue una coincidencia lo que condujo a la creación de las celdas solares modernas. Calvin Fuller y Gerald Pearson se encontraban desarrollando el transistor, crearon la celda solar casi como un sub-producto de su experimento. Conjuntamente con Darryl Chapin, los investigadores presentaron su “Aparato de Conversión de Energía Solar” de silicio en 1953. Ya en 1958, el primer satélite equipado con energía fotovoltaica, navegaba por el espacio. Actualmente, la energía proporcionada por los módulos fotovoltaicos es básica para las naves espaciales.

En un principio, la energía fotovoltaica era un tipo de tecnología costosa, utilizada únicamente para aplicaciones especiales. Pero entonces la crisis del petróleo en 1973 y la catástrofe del reactor nuclear en Chernobyl en 1986, estimularon la búsqueda de recursos energéticos nuevos y renovables.

Actualmente se están produciendo celdas solares delgadas. Son especialmente rentables debido a que sólo es necesaria una mínima cantidad de silicio para fabricarlas.