Al grupo de células fotoeléctricas para energía solar se le conoce como panel fotovoltaico.Los paneles fotovoltaicos son una red de células solares conectadas como circuito en serie para aumentar la tensión de salida hasta el valor deseado (usualmente se utilizan 12 V o 24 V) a la vez que se conectan varias redes como circuito paralelo para aumentar la corriente eléctrica que es capaz de proporcionar el dispositivo.En 1839, a los 19 años, construyó la primera célula fotovoltaica del mundo en el laboratorio de su padre.[5] Russell Ohl patentó la moderna célula solar en unión semiconductora en 1946[6] mientras trabajaba en la serie de avances que conducirían al transistor.El principio de una célula fotovoltaica es obligar a los electrones y a los «huecos» a avanzar hacia el lado opuesto del material en lugar de simplemente recombinarse en él: así, se producirá una diferencia de potencial y por lo tanto tensión entre las dos partes del material, como ocurre en una pila.Este fenómeno es más eficaz en la ZCE, donde casi no hay portadores de carga (electrones o huecos), ya que son anulados, o en la cercanía inmediata a la ZCE: cuando un fotón crea un par electrón-hueco, se separaron y es improbable que encuentren a su opuesto, pero si la creación tiene lugar en un sitio más alejado de la unión, el electrón (convertido en hueco) mantiene una gran oportunidad para recombinarse antes de llegar a la zona n. Pero la ZCE es necesariamente muy delgada, así que no es útil dar un gran espesor a la célula.Para lograr una célula solar práctica, además es preciso añadir contactos eléctricos (que permitan extraer la energía generada), una capa que proteja la célula pero deje pasar la luz, una capa antirreflectante para garantizar la correcta absorción de los fotones, y otros elementos que aumenten la eficiencia del misma.Este ha constituido la base del abastecimiento de materia prima para aplicaciones solares hasta la fecha, representando en la actualidad casi las tres cuartas partes del aprovisionamiento de las industrias.Nuevas moléculas se adhieren preferentemente en la cara donde su adhesión libera más energía.La semilla o germen de cristalización que provoca este fenómeno es extraída del silicio fundido, que va solidificando de forma cristalina, resultando, si el tiempo es suficiente, un monocristal y si es menor, un policristal.Esta situación puede disminuir considerablemente el rendimiento del panel fotovoltaico así que se realizan un conjunto de procesos para mejorar las condiciones superficiales de las obleas tales como un lavado preliminar, la eliminación de defectos por ultrasonidos, el decapado, el pulido o la limpieza con productos químicos.Existen otros tipos de células que están en estudio, pero su uso es casi insignificante.El silicio durante su transformación, produce un gas que se proyecta sobre una lámina de vidrio.Al enfriarse, el silicio fundido se solidifica formando un único cristal de grandes dimensiones.Luego se corta el cristal en delgadas capas que dan lugar a las células.Durante el enfriamiento del silicio en un molde, se forman varios cristales.El término policristalino se utiliza para las capas depositadas sobre un sustrato (granos pequeños).Mediante la combinación de dos células (capa delgada de silicio amorfo sobre silicio cristalino, por ejemplo) que absorben en el espectro al mismo tiempo se solapan, mejorando el rendimiento en comparación con las células individuales separadas, sean amorfas, cristalinas o microcristalinas.Estas células tienen una alta eficiencia y han sido desarrolladas para aplicaciones espaciales.Las células multiunión están compuestas de varias capas delgadas usando la epitaxia por haz molecular.La técnica consiste en depositar un material semiconductor que contiene cobre, galio, indio y selenio sobre un soporte.Se utilizan para reemplazar a las baterías (cuya energía es por mucho la más cara para el usuario), las células han invadido las calculadoras, relojes, aparatos, etc. Es posible aumentar su rango de utilización almacenándola mediante un condensador o pilas.Las células de la primera generación tienen gran superficie, alta calidad y se pueden unir fácilmente.[20] Honda Soltec también comenzó a comercializar su base de paneles solares CIGS en 2008.
Célula solar monocristalina durante su fabricación
Símbolo de la célula fotovoltaica
Esquema del
campo eléctrico
creado en una célula fotovoltaica mediante la
unión pn
entre dos capas de semiconductores dopados.
Obleas utilizadas para su posterior conversión en
células fotovoltaicas
, en la cinta transportadora durante su proceso de fabricación.
