Las células solares fotovoltaicas son materiales semiconductores diseñados para convertir la luz solar en electricidad. Puedes pensar en un semiconductor como un estante vacío sobre un cubo lleno de pelotas hinchables, donde las bolas son como electrones en un semiconductor. Las bolas en el contenedor de abajo no pueden moverse muy lejos, por lo que el material conduce mal. Pero si una pelota salta al estante, puede rodar muy fácilmente, por lo que el material se convierte en un buen conductor. Cuando la luz del sol entra en un semiconductor, puede levantar una bola del contenedor y colocarla en el estante. Uno pensaría que mientras más luz solar haya, mejor: más bolas colocadas en el estante, más corriente de la célula solar. Pero más luz solar también puede significar temperaturas más altas, y las temperaturas más altas generalmente reducen la energía de una célula solar.

Semiconductores

Cuando la luz solar entra en una célula solar, agrega energía a los electrones, pero esos electrones energéticos no le hacen ningún bien a nadie en la célula solar; tienen que salir. Por lo tanto, las células solares están diseñadas de modo que el estante esté inclinado. Una bola en el estante rueda rápidamente. Si construyes un tubo desde el borde inferior de la estantería hasta el depósito de abajo, las bolas fluirán hacia abajo desde la celda solar y hacia atrás. Eso es más o menos lo que sucede cuando los cables eléctricos están conectados a una célula solar: los electrones son captados por la luz del sol y empujados a un circuito.

Energía de una célula solar

En términos eléctricos , la potencia es el voltaje multiplicado por la corriente. La corriente se refiere al número de electrones que se expulsan de la célula solar, y el voltaje se refiere al "empuje" que recibe cada electrón. Si pensamos en la bandeja y el estante, la corriente es la cantidad de bolas colocadas en el estante cada segundo y el voltaje es la altura del estante.

Cuando el sol se pone más brillante. le da energía a más electrones, levanta más bolas al estante, pero el estante no sube más. Es decir, el voltaje de una célula solar depende de cómo se construye la célula solar, mientras que la corriente máxima depende de cuánta luz solar absorba. El voltaje y la corriente también dependen de algunos otros factores. Una de ellas es la temperatura.

Efectos de temperatura

La temperatura mide la cantidad de movimiento de las cosas. En el caso de un semiconductor, la temperatura mide cuánto se mueven los electrones y cuánto se mueven los titulares de esos electrones. De nuevo pensando en el estante y el cubo de bolas, cuando un semiconductor está más caliente, es como si las bolas estuvieran revolcándose y rebotando en el cubo y el estante de arriba está vibrando arriba y abajo.

En un solar caliente célula, las bolas ya están rebotando un poco, es más fácil que la luz del sol las levante y las coloque en el estante. Debido a que el estante vibra hacia arriba y hacia abajo, también es más fácil para las bolas llegar al estante, pero debido a que no son tan altas, no ruedan tan rápido. Es decir, cuando una celda solar de silicio se calienta, genera más corriente pero menos voltaje. Desafortunadamente, es solo un poco más actual y mucho menos voltaje, por lo que la potencia disminuye.

Salida del panel solar

Los paneles solares se construyen a partir de un montón de células solares conectadas por cable. juntos. Diferentes fabricantes construyen sus paneles de manera diferente, por lo que puede encontrar un panel solar con 38 celdas y otro con 480 celdas. Incluso con las diferencias en la fabricación de paneles solares de silicio, el material es más o menos el mismo, por lo que los efectos de la temperatura también son casi idénticos. Normalmente, la producción de energía de las células solares de silicio cae aproximadamente 0.4 por ciento con cada grado Celsius (1.8 grados Fahrenheit).

La temperatura se refiere a la temperatura real del material, y no a la temperatura del aire, así que en un día soleado no es inusual para un panel solar para alcanzar 45 grados C (113 grados F). Eso significa que un panel con capacidad para 200 vatios a 20 ° C (68 ° F) solo emitirá 180 vatios.