Fotovoltaica es la conversión directa de luz en electricidad a nivel atómico. Algunos materiales presentan una propiedad conocida como efecto fotoeléctrico que hace que absorban fotones de luz y emitan electrones. Cuando estos electrones libres son capturados, el resultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada como electricidad.
El primero en notar el efecto fotoeléctrico fué el físico francés Edmundo Bequerel, en 1839. Él encontró que ciertos materiales producían pequeñas cantidades de corriente eléctrica cuando eran expuestos a la luz. En 1905, Albert Einstein describió la naturaleza de la luz y el efecto fotoeléctrico, en el cual está basada la tecnología fotovoltaica. Por este trabajo, se le otorgó más tarde el premio Nobel de física. El primer módulo fotovoltaico fue construido en los Laboratorios Bell en 1954. Fue descrito como una batería solar y era más que nada una curiosidad, ya que resultaba demasiado costoso como para justificar su utilización a gran escala. En la década de los 60's, la industria espacial comenzó por primera vez a hacer uso de esta tecnología para proveer la energía eléctrica a bordo de las naves espaciales. A través de los programas espaciales, la tecnología avanzó, alcanzó un alto grado de confiabilidad y se redujo su costo. Durante la crisis de energía en la década de los 70's, la tecnología fotovoltaica empezó a ganar reconocimiento como una fuente de energía para aplicaciones no relacionadas con el espacio.

El diagrama ilustra la operación de una celda fotovoltáica, llamada también celda solar. Las celdas solares están hechas de la misma clase de materiales semiconductores, tales como el silicio, que se usan en la industria microelectrónica. Para las celdas solares, una delgada rejilla semiconductora es especialmente tratada para formar un campo eléctrico, positivo en un lado y negativo en el otro. Cuando la energía luminosa llega hasta la celda solar, los electrones son golpeados y sacados de los átomos del material semiconductor. Si ponemos conductores eléctricos tanto del lado positivo como del negativo de la rejilla, formando un circuito eléctrico, los electrones pueden ser capturados en forma de una corriente eléctrica -- es decir, en electricidad. La electricidad puede entonces ser usada para suministrar potencia a una carga, por ejemplo para encender una luz o energizar una herramienta.
Un arreglo de varias celdas solares conectadas eléctricamente unas con otras y montadas en una estructura de apoyo o un marco, se llama módulo fotovoltaico. Los módulos están diseñados para proveer un cierto nivel de voltaje, como por ejemplo el de un sistema común de 12 voltios. La corriente producida depende directamente de cuánta luz llega hasta el módulo.

Varios módulos pueden ser conectados unos con otros para formar un arreglo. En general, cúanto más grande es el área de un módulo o arreglo, más electricidad será producida. Los módulos y arreglos fotovoltaicos producen corriente directa (CC). Estos arreglos pueden ser conectados tanto en serie como en paralelo para producir cualquier cantidad de voltaje o corriente que se requiera.
Hoy en día, los dispositivos fotovoltaicos (FV) más comunes usan una sola juntura o interfase para crear un campo eléctrico dentro de un semiconductor, como por ejemplo una celda FV. En una celda FV de una sola juntura, solamente aquellos fotones cuya energía sea igual o mayor a la del espacio interbanda del material de la celda, pueden liberar un electrón para ser usado en un circuito eléctrico. En otras palabras, la reacción fotovoltaica de las celdas de una sola juntura está limitada a la porción del espectro solar cuya energía esté por encima del espacio interbanda del material absorbente, y por tanto aquellos fotones con energías más bajas no son utilizados.
Una manera de sortear esta limitación es usando dos (o más) celdas diferentes, con más de un espacio de banda y más de una juntura, para generar un voltaje. Este tipo de celdas son conocidas como celdas "multijuntura" (también llamadas celdas "de cascada" o "tandem". Los dispositivos multijuntura pueden lograr una mayor eficiencia de conversión total porque pueden convertir una fracción más grande del espectro luminoso en electricidad.
Como se muestra abajo, un dispositivo multijuntura es un conjunto de celdas individuales de una sola juntura, colocadas en orden descendente de acuerdo a su espacio de banda (Eg). La celda más alta captura los fotones de alta energía y deja pasar el resto de los fotones hacia abajo para ser absorbidos por las celdas con espacios de bandas más bajos.
Muchas de las investigaciones que se realizan en la actualidad sobre celdas multijuntura están enfocadas al uso del arseniuro de galio en uno (o en todos) de los componentes de las celdas. Tales celdas han alcanzado eficiencias de alrededor del 35% bajo luz solar concentrada. Otros materiales estudiados para su uso en dispositivos multijuntura son por ejemplo, el silicio amorfo y el diseleniuro de indio con cobre.
Como ejemplo de esto, el dispositivo multijuntura que se muestra abajo, utiliza una celda superior de fosfato de indio con galio, una juntura "de túnel" para facilitar el flujo de electrones entre las celdas, y una celda inferior de arseniuro de galio.
Las Celdas Fotovoltaicas



Las celdas fotovoltaicas son dispositivos semi¬conductores de estado sólido que convierten la luz en electricidad.
Generalmente se hacen de silicio con pequeñas proporciones de otros elementos y son de la “familia” de los transis¬tores, los diodos emisores de luz (LED) y otros disposi¬tivos electrónicos.

¿Cómo funcionan?

Un dispositivo fotovoltaico (normalmente llamado celda solar) consta de varias capas de materiales semiconductores con diferentes propiedades electrónicas. En una celda típica, la mayor parte del material es silicio dopado o contaminado con una pequeña cantidad de boro para darle un carácter positivo, o tipo P. Una capa delgada en el frente de la celda es dopada o contaminada con fósforo para darle un carácter negativo, o tipo N. La interfaz entre las dos capas contiene un campo eléctrico llamado unión.
La luz consiste en partículas llamadas fotones. Cuando incide sobre la celda solar, algunos de los fotones son absorbidos en la región de la unión, liberando electrones en el cristal de silicio. Si los fotones tienen suficiente energía, los electrones podrán superar el campo eléctrico en la unión y quedarán libres para pasar a través del silicio hacia un circuito externo. Al pasar por el circuito externo emiten su energía en forma de trabajo útil (accionando motores, encendiendo lámparas, etc.) y regresan a la celda solar.
El proceso fotovoltaico es totalmente de estado sólido y autónomo. No existen piezas móviles y no se consumen o emiten materiales.

¿Qué sistema se puede alimentar con celdas fotovoltaicas?

Prácticamente cualquier necesidad de energía eléctrica se puede atender con un sistema de energía fotovoltaica debidamente diseñado. Esto incluye la energía para alumbrado, bombeo, refrigeración, transmisión de radio, etc. La única limitación es el costo del equipo y, el espacio necesario para colocar paneles fotovoltaicos, aunque esto raras veces entra en juego en instalaciones terrestres y es crítico en instalaciones en embarcaciones.

¿Cuánto cuesta un sistema fotovoltaico?

Aunque el costo depende mucho de la aplicación, pueden darse ciertas pautas generales. En instalaciones donde se consumen más de 5 KW diarios, se puede estimar un costo de u$s 3000.- por cada KW diario que se necesite en los meses de invierno. Los sistemas más pequeños costarán más por KW.
Cada panel fotovoltaico produce entre 2 y 6 veces su potencia nominal dependiendo de la ubicación geográfica y de la estación del año que se trate.

¿Son difíciles de usar los paneles fotovoltaicos?

En una palabra: no. Aunque la fabricación de paneles fotovoltaicos requiere una tecnología muy moderna, son muy sencillos de usar.
Los paneles fotovoltaicos son dispositivos de corriente continua de baja tensión (aunque hay instalaciones de mayor tensión los que pueden ser peligrosos) sin piezas móviles o que se desgasten. Una vez instalados, los paneles fotovoltaicos no requieren más mantenimiento que una limpieza ocasional (y esto ni siquiera es obligatorio). En Argentina, la mayoría de los sistemas tienen baterías para almacenar la energía, las que pueden requerir agua y mantenimiento similar al de la batería de un automóvil.

¿Cuál es el efecto ambiental?

Los paneles fotovoltaicos probablemente son el método más benigno de generación de electricidad que se conoce, son silenciosos, no producen emisiones y no emplean combustible (¡solo la luz solar!).

¿Cómo se “miden” los paneles fotovoltaicos?

Los paneles se miden conforme a un conjunto bien definido de condiciones conocidas como Condiciones de prueba normalizadas (STC), Estas condiciones incluyen la temperatura de las celdas fotovoltaicas (25°C ), la intensidad de radiación solar (1 kW/m2) y la distribución espectral de la luz (masa de aire de 1,5, o 1,5 MA, que es el espectro de la luz solar que se ha filtrado al pasar a través de 1,5 veces el espesor de la atmósfera terrestre). Estas condiciones corresponden al mediodía en un día claro y soleado con el Sol a unos 60° sobre el horizonte, el panel de frente directamente al Sol, y una temperatura del aire de 0°C. En la producción, los paneles son probados en una cámara conocida con el nombre de simulador de destellos. Este dispositivo contiene una lámpara de destello ("flash" y un filtro diseñados para simular lo mejor posible la luz solar. Tiene una precisión de ± 1 %, Como el destello dura tan sólo 50 milisegundos, las celdas no se recalientan mucho. Esto permite medir las características eléctricas del panel a una temperatura que generalmente se aproxima a los 25°C.
La mayoría de los fabricantes solo anuncian regímenes nominales de potencia y una tolerancia (normalmente ± 10%) para un tipo determinado de panel.

¿Cuándo serán económicos los sistemas fotovoltaicos para su uso generalizado?

Más de dos mil millones de personas en el mundo carecen de acceso a alguna red eléctrica. Para esta gente, los paneles fotovoltaicos probablemente son la fuente de energía más económica en la actualidad, por lo que en el sentido más amplio la respuesta es: ahora. Sin embargo, si la pregunta es: ¿cuándo competirán los sistemas fotovoltaicos con las fuentes energéticas tradicionales en países con una extensa infraestructura eléctrica?, esto probablemente no ocurrirá sino hasta dentro de muchos años.

¿Quién usa los sistemas fotovoltaicos?

Los paneles fotovoltaicos se usan en viviendas aisladas (refugios en las montañas, islas, puestos de campo, etc.), embarcaciones, estaciones repetidoras de radio, señalización (boyas, faros y demarcación) y en general cualquiera que necesite electricidad sin conexión a la red pública existente, es un usuario potencial de sistemas fotovoltaicos.

¿Pueden usarse los sistemas fotovoltaicos para calentar agua?

Aunque técnicamente es factible usar la electricidad producida por un sistema fotovoltaico para calentar agua, normalmente no tiene sentido desde el punto de vista económico. Si se desea agua caliente, generalmente se puede producir de manera mucho más barata con un sistema solar térmico (que utiliza colectores llenos de agua que absorben calor).

¿Los paneles fotovoltaicos funcionan en el frío?

Sí, y muy bien por cierto. Contrario a lo que piensa la mayoría de la gente, los paneles, en igualdad de condiciones, generan más energía a temperaturas más bajas. Esto se debe a que en realidad las celdas son dispositivos electrónicos y generan electricidad a partir de la luz, no del calor. Al igual que la mayoría de los dispositivos electrónicos, los paneles funcionan más eficientemente a una temperatura más fría.
En climas templados, los sistemas fotovoltaicos generarán menos energía en el invierno que en el verano, pero esto se debe a que los días son más cortos, a ángulos menores del Sol y a una mayor cubierta de nubes, no a las temperaturas más frías.

¿Funcionan en tiempo nublado y en locales cerrados bien iluminados?

Los sistemas fotovoltaicos generan electricidad en tiempo nublado, aunque su producción disminuye. En general, la producción varía linealmente en forma descendente hasta alrededor del 10% de la intensidad normal completa del Sol. En vista de que las celdas fotovoltaicas responden a una ventana de luz de 180°, no necesitan Sol directo e incluso pueden generar del 50% al 70% de su régimen nominal en un día nublado, pero brillante. Un día nublado oscuro equivaldría a tan sólo entre el 5% y el 10% de la intensidad completa del Sol, por lo que el rendimiento disminuirá proporcionalmente.
Los niveles de luz en locales cerrados, incluso en una oficina bien iluminada, son sorprendentemente más bajos que los del exterior, generalmente por un factor de varios cientos o más. Las celdas fotovoltaicas diseñadas para uso exterior generalmente no producirán potencia útil a estos niveles de luz, pues están optimizadas para intensidades mucho más altas. Por otro lado, las celdas diseñadas para niveles de luz más bajos, como las usadas en calculadoras, están optimizadas para esas condiciones y no funcionan tan bien a la luz solar intensa.

Aparte de los paneles, ¿qué más necesito en mi sistema fotovoltaico?

Aunque un sistema fotovoltaico puede ser tan sencillo como un panel y una carga (tal como un ventilador accionado directamente), la mayoría de los sistemas son diseñados para suministrar energía cada vez que se necesite y, por consiguiente, deben incluir baterías para almacenar la energía generada. Los sistemas con baterías también requieren dispositivos electrónicos para regular su carga o limitar su descarga. Dado que los paneles y las baterías son inherentemente dispositivos de corriente continua, los sistemas de mayor tamaño suelen incluir inversores de corriente continua a corriente alterna (CC/CA) para suministrar corriente tensiones y frecuencias normales. Esto permite utilizar aparatos electrodomésticos ordinarios en el sistema. De lo contrario, deben usarse aparatos especiales de corriente continua (generalmente de la industria vehicular o marítima). Desde el punto de vista eléctrico, se requieren dispositivos protectores, tales como diodos, fusibles, interruptores de circuito, conmutadores de seguridad y puestas a tierra para cumplir con las disposiciones en cuanto a seguridad del código de normas eléctricas. En general, los sistemas fotovoltaicos también requieren soportes para el montaje de los paneles y por supuesto el cableado desde los paneles hacia el lugar donde están las baterías (lugar cerrado pero ventilado).

¿Por qué son ineficientes las celdas solares?

Esto es cuestión de comparación. Las celdas solares modernas de una sola unión producidas en serie tienen una eficiencia de alrededor del 15%, que equivale a poco más de la mitad de la eficiencia máxima teórica de estos dispositivos. Supuestamente, las celdas de uniones múltiples podrían alcanzar eficiencias de hasta el 50%, y en el laboratorio han excedido del 30%. La dificultad consiste en aumentar la eficiencia a la par que se reducir el costo.
Al no tener costo el "combustible" de las celdas, la eficiencia deja de ser el factor principal que limita los sistemas actuales. Generalmente, el área disponible es más que suficiente para generar la energía requerida (salvo en las embarcaciones). El costo suele ser el factor limitativo.
Al comparar los sistemas fotovoltaicos con otros métodos de generación de energía, es importante partir del mismo punto. Como todos los combustibles fósiles originalmente recibieron su energía del Sol, si se midiera su capacidad de generación de energía eléctrica en relación con la fuente original de energía solar, la eficiencia sería una fracción del uno por ciento. En esta comparación, las celdas fotovoltaicas ganan con margen de sobra.

¿Mejorará el seguimiento el desempeño de mi sistema? ¿Qué pasa si uso reflectores (o espejos) para concentrar más luz sobre los paneles?

La eficacia del seguimiento depende mucho del clima y de la aplicación. Las regiones con mucha neblina o nubosidad no se beneficiarán mucho de los sistemas de seguimiento porque la luz está dispersa. Además, las aplicaciones en que la carga es la misma todos los meses, también se beneficiarán poco debido a que el seguimiento no mejora mucho el rendimiento del sistema en las condiciones más desfavorables (generalmente en invierno). En condiciones ideales, los seguidores mejoran el rendimiento del sistema hasta en un 40%, pero lo hacen más complejo y costoso y no suelen ser tan robustos como un sistema fijo. Su utilización suele limitarse a aplicaciones en que el mayor rendimiento coincide con la mayor demanda (como en el caso del agua para el ganado), en áreas más secas.
Los reflectores pueden aumentar algo el rendimiento de los sistemas fotovoltaicos, aunque su efecto no es lineal debido a que la mayor intensidad de luz hace que el panel funcione a temperaturas más altas, lo que reduce su eficiencia. Pero más importante aún, las elevadas temperaturas del panel y los altos niveles de intensidad de luz pueden hacer que éste falle prematuramente, por lo que no se recomienda usar reflectores artificiales (como espejos), pues ello anularía la garantía del panel.

¿Es el sistema fotovoltaico económico para uso residencial?

Esto en realidad depende de la posible aplicación y de la ubicación. En general, si usted tiene una fuente de electricidad de bajo costo, como la red pública de electricidad de Argentina, el sistema fotovoltaico no puede competir directamente. Desde el punto de vista económico, no tiene sentido que una vivienda que tiene energía de red instale un sistema fotovoltaico para suministrar toda la electricidad de su hogar y desconectarse de la red pública (aunque esto es técnicamente factible y lo han hecho algunas personas conscientes del medio ambiente). Por otra parte, si no hay electricidad en el lugar donde se necesita, el sistema fotovoltaico puede ser eficaz en función del costo, incluso si existe energía eléctrica cerca. Cuando hay electricidad en la casa, entre las aplicaciones residenciales típicas figuran el alumbrado decorativo y de seguridad, para los cuales habría que tender líneas eléctricas, y en cuyo caso el sistema fotovoltaico ofrece una alternativa menos costosa, más fácil y más segura. En los casos en que no hay electricidad de la red pública en la casa (cabañas en lugares remotos, etc.) pueden usarse paneles fotovoltaicos para la mayoría de las necesidades eléctricas más comunes (excepto calefacción, que resulta mejor con un sistema de gas, leña o solar térmico), pues son muy competitivos con otras fuentes de electricidad.

¿Cuánto durará mi sistema fotovoltaico? ¿Pierden potencia los paneles con el tiempo?

En general, los paneles fotovoltaicos son el componente de más larga duración de un sistema. Los paneles de superior calidad, están diseñados para durar hasta 50 años y tienen una garantía de rendimiento de más de veinte años. Han sido diseñados para resistir todas las inclemencias atmosféricas, incluido el frío ártico, el calor del desierto, la humedad tropical, vientos superiores a 200 km/h y granizo de 2,5 cm de diámetro a velocidad terminal.
En el mejor de los casos, las baterías durarán unos 7 años (las de tipo industrial de alta calidad). Las unidades selladas más chicas generalmente duran de 3 a 5 años. Las baterías de automóvil no son apropiadas para los sistemas fotovoltaicos y suelen durar no más de 18 meses en este tipo de servicio.
Algunos paneles (los que usan una capa delgada de Silicio) sufren una caída predecible del rendimiento durante los primeros meses de operación, que disminuye hasta cesar después de cierto tiempo. De ahí en adelante, el rendimiento de los paneles es relativamente estable.

¿Pueden romperse? ¿No contienen vidrio la mayoría de los paneles?

Los paneles más fiables y de más larga duración utilizan una cubierta de vidrio. Los de calidad vienen con un vidrio templado de bajo contenido de hierro, y están laminados con capas de plásticos. Esta construcción es muy duradera, pero si recibe un impacto muy fuerte, se romperá. Si el cristal se astilla o perfora, el panel llegará a fallar con el tiempo debido a que el agua penetrará en las celdas solares y las corroerá. Puede que pasen varios años antes de que el panel falle totalmente (y ya no produzca energía). Por otro lado, si el panel se daña de tal manera que se cortan las dos conexiones eléctricas entre cualquier par de celdas, no habrá paso para la corriente y el panel no producirá nada.
Si se aplica fuerza suficiente, cualquier cosa se romperá. La protección más efectiva contra el vandalismo, robo y otras catástrofes es un seguro de bienes/responsabilidad ante terceros.





Ahroa les describo una pequeña red para su radio o grabador, algo interesante es que cada una de estas celdas genera 0.6 voltios y podemos simplemente colocar varias en sucesión y generar la suficiente energía para alimentar un radio portátil o una lámpara del

Crear una red
El sol alimenta los paneles solares de esta manera podemos colocar un panel el el techo o en un lugar abierto de nuestras viviendas de allí y a través de una red de cables llevarlo a un regulador de carga, que protegerá a nuestra batería de sobrecargas, generalmente e stas baterias duran dos años ,desde el acumulador conectamos la red un inversor de corriente de 12v a 220 y de esa manera al conectarlo a el cableado de nuestras casas podremos tener energía a 220 v,



1 El Sol calienta atraves de sus rayos el panel solar este se conecta a un regulador de voltage que proteje la bateria a la que se coencta a travez de uan red de cables y de esta bateria se conecta a un inversor de corriente de 12v a 220 v y se finalmente se conecta a la red de una casa convencional, realmente sirve apra un televisor o para la iluminacion de toda la casa con lamparas bajo consumo,obio que puede lograrce un mejor nivel de abastecimiento energetico con mayor cantidad de celdas y una bateria de mayor amperaje,mas adelante les adelantare mas espesificasiones para un pequeño modulo alimentador de radiso portatiles,saludos a todos y espero que les guste