¿Qué es la energía solar fotovoltaica? Tal vez hayas escuchado este término antes, pero estás inseguro sobre su significado. Sin duda sabes que este tipo de energía tiene que ver con aprovechar la energía del sol para hacer cosas útiles con ella. Pero ¿cuáles son sus principales características? ¿Para qué nos sirve y qué ventajas ofrece? En este artículo daremos algunas respuestas a estas interrogantes.
Las celdas fotovoltaicas (PV por sus siglas en inglés) también son conocidas como celdas solares. Son dispositivos que sirven para convertir la luz en corriente eléctrica aprovechando el efecto fotoeléctrico. Este dispositivo se basa en el descubrimiento de Alexandre-Edmond Becquerel quien se dio cuenta que ciertos materiales se desprenden de electrones cuando son golpeados por rayos de luz, lo que genera una corriente eléctrica.
Las primeras celdas solares fueron hechas por Charles Fritts durante los años 1880s. Aun cuando las celdas prototipo, hechas de selenio, convertían menos del 1% de la luz en electricidad, James Clerk Maxwell y Ernst Werner von Siemens se dieron cuenta de la importancia del descubrimiento. Tras el trabajo de Russell Ohl durante la década de 1940, Calvin Fuller, Gerald Pearson y Daryl Chapin fabricaron la celda solar de silicón en 1954.
La primera aplicación significativa de las celdas fotovoltaicas fue como fuente de energía de respaldo en el satélite Vanguard en 1958. Las celdas solares continuaron transmitiendo por más de un año después del agotamiento de la batería química del satélite. La operación de las celdas solares durante la misión fue considerada muy exitosa y se repitió en varios satélites estadounidenses y soviéticos.
Estas primeras celdas solares eran muy caras y tenían eficiencias de alrededor de 4.5% y 6%. Las celdas fotovoltaicas con mayor eficiencia son las producidas por Boeing y Spectrolab en 2009, con eficiencias cercanas al 31% y hasta de 41%. Hay otras celdas multi-capa que se asemejan bastante a este dispositivo. Estas son también muy careas, y fueron usadas sólo en aplicaciones especiales. También se han creado celdas delgadas (film cells) que se han logrado producir en forma masiva. Este último tipo de celdas son más eficientes en costo y menos frágiles, con un 20% de eficiencia.
Otras tecnologías existentes en las celdas fotovoltaicas
En la actualidad existe una gran diversidad de celdas fotovoltaicas y la investigación científica y tecnológica deriva en un número aún mayor cada año. Algunos tipos son las celdas de silicón policristalino, thin film, silicón monocristalino y celdas amorfas. También se ha popularizado la concentración de los rayos solares, para lo cual se han desarrollado varias tecnologías distintas.
Las celdas fotovoltaicas en el presente
Al día de hoy, Alemania se ha convertido en el principal mercado para las celdas fotovoltaicas a nivel mundial, gracias a los importantes estímulos financieros que su gobierno otorga a quienes adoptan esta tecnología. El mercado en España también ha crecido en forma espectacular luego de que adoptaron medidas similares a las existentes en Alemania.
La tecnología de concentración solar también está creciendo mucho. Esta tecnología emplea luz de sol concentrada sobre una superficie fotovoltaica para la generación de energía eléctrica. Los concentradores solares se montan en seguidores solares (trackers) para mantener el punto focal más adecuado a medida que el sol se mueve durante el día. Estos seguidores solares pueden aumentar la producción de los módulos solares fotovoltaicos en un 29% durante el invierno y hasta en 50% durante el verano.