Javier calvario Coyotl celdas solares Una celda solar o celda fotovoltaica es un instrumento que genera electricidad directamente de la luz visible, debido al efecto fotovoltaico. Para poder generar energía útil, se deben interconectar un cierto número de celdas para formar un panel solar, también conocido como un módulo fotovoltaico. Generalmente, la cantidad de poder que se genera con un panel solar es de 12 voltios, los cuales se pueden utilizar de manera independiente o como conjunto en una red. El número de celdas solares o el tamaño del panel solar lo determina la cantidad de luz disponible, y la energía requerida. La cantidad de energía generada por una celda solar es determinada por la cantidad de luz que cae directamente sobre ella, lo cual a su vez esta determinado por el clima y la hora del día. En la mayoría de los casos resulta necesario almacenar la energía generada, para así hacer mejor uso de las celdas solares. Es posible conectar una red o arreglo de paneles de energía solar, conformados por celdas solares o celdas fotovoltaicas, a la red eléctrica para paneles solares cuando la energía requerida es mayor a la energía generada. Estos costos pueden recuperarse al vender los excedentes de energía producidos a la compañía eléctrica. Las celdas solares generalmente esta hechas a base de silicón, el mismo material que se utiliza para transistores y circuitos integrados. El silicón es tratado para que cuando le llegue la luz, se liberen los electrones, generando una corriente eléctrica. Celdas solares amorfas La tecnología amorfa es comúnmente utilizada en los paneles solares pequeños, como en las calculadoras y lámparas de jardín, aunque cada vez son más usadas para paneles de mayor tamaño. Están conformadas de una película de Silicon depositada sobre otra lámina de materiales como el acero. El panel se forma de una sola pieza y las celdas individuales no son tan visibles como en otro tipo de paneles. La eficiencia de los paneles solares de celdas amorfas no es tan alta como la de aquellos paneles conformados por celdas solares individuales. Celdas solares cristalinas Las celdas solares cristalinas se interconectan unas con otras para formar paneles solares. Cada celda solar produce un voltaje individual de 0.5 a 0.6 volts, se requieren 36 celdas solares o celdas fotovoltaicas para producir un circuito abierto de cera de 20 volts. El cual es suficiente para cargar una batería de 12 volts. Las celdas solares monocristalina, se cortan de una sola pieza de cristal de silicón, mientras que las celdas solares policristalinas se hacen a base de múltiples cristales. Este fenómeno y su teoría, constituyen un pilar de la Mecánica Cuántica, que estudia los fenómenos a escala atómica (tales como la interacción entre la materia y la luz), pues evidencia, de manera dramática, la dualidad onda partícula de la luz. Hasta entonces, había teorías que consideraban la luz como un fenómeno ondulatorio y otras que la consideraban un fenómeno corpuscular. pero este fenómeno muestra la naturaleza dual de la luz: a veces onda, a veces partícula. La radiación incidente sobre la superficie foto sensible puede ser electromagnética (luz infraroja, visible, ultra violeta, rayos x o gamma), o radiación de partículas cargadas (electrones, protones, partículas alfa o beta). La luz incidente sobre la superficie de ciertos materiales (el más usado es el silicio), da lugar a una corriente de electrones (a veces denominados foto electrones en consideración a su origen). El flujo de electrones es una corriente continua unipolar (que no cambia de sentido), pero cuya intensidad es proporcional a la frecuencia (el color) de la luz incidente y es función de la energía de ligazón de un electrón a su red atómica, siendo este último un parámetro característico del material. Una celda solar comercial es un "sandwich" de silicio dopado (mezclado) con fósforo (lado negativo) y boro (lado eléctricamente positivo). La figura a continuación ilustra el proceso descrito: Cuando una celda es expuesta a la luz (se expone el lado negativo), si los fotones que llegan a la superficie tienen una energía mayor que la necesaria para liberar a un electrón desde la red de la cual forman parte, surge una corriente de foto electrones. Debe ocurrir que la energía de los fotones es mayor que la energía de ligazón de los electrones al material, que exista una juntura semi conductora que impida la recombinación de portadores positivos y negativos y que la vida media de los portadores permita sostener un flujo de corriente a través de una carga útil. El silicio es el componente principal de la sílice (combinación de silicio y oxígeno que abunda en la naturaleza, formando el cuarzo, el cristal de roca, etcétera) de las arenas de las playas. Luego de depurar el silicio, se fabrican bloques de silicio mono cristalino (depende de las técnicas de fabricación), de los cuales se obtienen obleas las cuales son dopadas con boro y luego con fósforo. Provistas de contactos eléctricos adecuados se conectan con otras celdas, dando lugar a los grandes paneles o módulos solares de uso comercial e industrial (las etapas del proceso se ilustran en las últimas páginas). Dependiendo de las técnicas y calidad de fabricación (reflejado en los costos), una celda solar con un área de unos 12x12 centímetros, puede entregar unos 0.5 voltios y hasta 1 amperios de corriente eléctrica (una ampolleta de 100 watts, funciona con 220 voltios y casi 0.5 amperios de corriente). Los paneles son recubiertos con vidrios especiales que pueden resistir el impacto del granizo, y son enmarcados en una estructura de aluminio, todo lo cual proporciona un soporte mecánico que facilite su manejo e instalación. Energía Solar Para asegurar un buen funcionamiento, se debe mantener limpia la superficie del panel, para que el máximo de luz solar sea aprovechado en el proceso. El rendimiento de celdas solares de más reciente desarrollo, supera el 30%, comparado con el 15% de muchos generadores eléctricos. Es la relación costo/beneficio lo que mantiene el uso de paneles solares como una solución que es considerada sólo cuando resulta más barata que el uso de otras formas de energía. Sin embargo, aquellos lugares en los cuales no hay acceso al uso de otras energías, el uso de energía solar es una excelente alternativa. En Chile la empresa Siemens a través de su división de Energía Solar, ha implementado proyectos que permiten el uso de artefactos eléctricos domésticos en hogares alejados de las redes de distribución eléctrica normal. También es posible usar la energía solar y complementar una red de energía eléctrica convencional. A pesar de que la corriente que proporciona una celda solar es corriente continua (como la de las pilas), es posible hacer la conversión a corriente alterna, así como tambi én es posible almacenar en bancos de baterías la cosecha de electricidad solar, de modo de aprovecharla por la noche. Las celdas solares han sido usadas con éxito desde el inicio de la era espacial, como fuentes de energía para satélites y naves espaciales. También existen robots que funcionan con energía solar, y muestran un comportamiento fototrópico: buscan la luz y huyen de las sombras. La energía solar esta a punto de ser nuestro futuro hoy.