Calentador Solar

Evidencia de Aprendizaje, Unidad 1.

Celdas Solares.

Iván Jiménez Padrón.

Ingeniería en Tecnología Ambiental.

AL12524696

Dentro de los problemas críticos que enfrenta la humanidad está el problema energético, porque es vital para el futuro del planeta, por lo cual es un tema prioritario de la ciencia y con mucha más razón de la Física. La energía es, al mismo tiempo, una solución y un problema para el desarrollo sostenible; hace posible el avance y, sin embargo, es una de las principales causas de contaminación del hábitat al originar perjuicios para la salud y el medio ambiente.

El consumo creciente de energía no podrá ser satisfecho por las llamada fuentes tradicionales basadas en los combustibles fósiles: carbón, gas y petróleo, por lo que éstas deberán ser sustituidas paulatinamente por otras fuentes, que a su vez sean renovables. De todas las fuentes renovables, la energía solar es la única que puede ser aprovechada en todo el planeta, independientemente del clima o la geografía, sin causar daño al ambiente y teóricamente, con la capacidad de satisfacer las necesidades energéticas de la población mundial.

El principio físico describe las celdas solares como dispositivos capaces de transformar directamente la energía o radiación solar en energía eléctrica, llamada comúnmente energía fotovoltaica.

La investigación Científica del efecto fotovoltaico comenzó en 1839, cuando el científico francés, Henri Becquerel descubrió que una corriente eléctrica podría ser producida haciendo brillar una luz sobre ciertas soluciones químicas.

El efecto fue observado primero en un material sólido (el metal selenio) en 1877, una comprensión más profunda de los principios científicos, fue provista por Albert Einstein en 1905 y Schottky en 1930, la cual fue necesaria antes de que las celdas solares eficientes pudieran ser confeccionadas. Una célula solar de silicio que convertía el 6% de la luz solar que incidía sobre ella en electricidad fue desarrollada por Chapin, Pearson y Fuller en 1954, y esta es la clase de célula que fue utilizada en usos especializados tales como satélites orbitales a partir de 1958.

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.

Un átomo del silicio tiene 4 electrones de valencia (aquellos más débilmente unidos), que enlazan a los átomos adyacentes. Substituyendo un átomo del silicio por un átomo que tenga 3 o 5 electrones de la valencia producirá un espacio sin un electrón (un agujero) o un electrón extra que pueda moverse más libremente que los otros, ésta es la base del doping.

En el doping tipo p, la creación de agujeros, es alcanzada mediante la incorporación en el silicio de átomos con 3 electrones de valencia, generalmente se utiliza boro. En el dopaje de tipo “n”, la creación de electrones adicionales es alcanzada incorporando un átomo con 5 electrones de valencia, generalmente fósforo.

La parte posterior de la plancha se puede cubrir totalmente por el metal, pero el frente de la misma tiene que tener solamente un patrón en forma de rejilla o de líneas finas de metal, de otra manera el metal bloquearía al sol del silicio y no habría ninguna respuesta a los fotones de la luz incidente.

La forma más común de las celdas solares se basa en el efecto fotovoltaico, en el cual la luz que incide sobre un dispositivo semiconductor de dos capas produce una diferencia del fotovoltaje o del potencial entre las capas. Este voltaje es capaz de conducir una corriente a través de un circuito externo de modo de producir trabajo útil.

Cómo

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