La eficiencia de un sistema fotovoltaico es la medida de la cantidad de energía solar disponible que una célula solar convierte en energía eléctrica. La mayoría de las células solares de silicio típicas tienen una eficiencia máxima de alrededor del 15 por ciento. Sin embargo, incluso un sistema solar con una eficiencia del 15% puede alimentar el hogar promedio de una manera rentable.

¿De dónde viene la energía?

La energía en la luz del sol viene en paquetes llamados fotones. Estos fotones llevan una cantidad específica de energía dependiendo de su longitud de onda. A medida que la longitud de onda disminuye, la energía de un fotón aumenta. Estos fotones excitan electrones en la célula solar, lo que hace que fluyan a través de los circuitos, creando corriente eléctrica. Para liberar un electrón en silicio, un fotón necesita al menos 1.1 electrón voltios de energía. Un electrón volt es la cantidad de energía necesaria para mover un electrón a través de una diferencia de potencial de un voltio. Si un fotón tiene más de 1.1 electrón voltios, un electrón se moverá a través del circuito, pero el exceso de energía se liberará en forma de calor. Esta es una de las razones por las que las células solares tienen una eficiencia tan baja; solo necesitan una cantidad muy específica de energía para funcionar.

¿Cuánta energía proporciona el Sol?

El Sol proporciona una cantidad diferente de energía dependiendo de dónde se encuentre en la Tierra y donde está en el cielo Los paneles solares se clasifican típicamente asumiendo las condiciones estándar conocidas como AM1.5. Esto significa masa de aire 1.5, que es la condición de prueba aceptada para paneles solares. En AM1.5, el sol proporciona 1,000 vatios por metro cuadrado. Sin embargo, la energía solar real disponible varía según la ubicación, las condiciones climáticas y la hora del día.

¿Qué porcentaje del poder del sol pueden usar las células solares?

Para comprender el poder del sol, usamos un modelo de radiación llamado espectro de cuerpo negro. El espectro del cuerpo negro nos dice la distribución de energía de los objetos en diferentes longitudes de onda. Basado en un espectro de cuerpo negro, el 23 por ciento de la energía del sol tiene una longitud de onda demasiado larga para ser útil a los paneles solares. Esos fotones pasarán a través de la célula. Otras longitudes de onda tienen un exceso de energía. De hecho, otro 33 por ciento de la energía solar es un exceso de energía que tampoco se puede usar en las células solares de silicio. Por lo tanto, esto deja solo el 44 por ciento de la energía del sol disponible para las células solares de silicio. Se pierde más de esta energía debido a la reflexión y otros procesos en la célula misma. Por lo tanto, si bien la máxima eficiencia teórica puede ser mayor, la eficiencia real de las células de silicio suele rondar el 15 por ciento.

¿Cómo aumentamos la eficiencia del panel?

Para aumentar la eficiencia del panel solar, podemos mejorar y diversificar los materiales que utilizamos para hacerlos. Diferentes materiales requieren una cantidad diferente de energía de fotones para producir corriente. Por lo tanto, los paneles híbridos pueden cubrir una serie de diferentes valores de voltios de electrones con el fin de maximizar la energía capturada. Un problema con este enfoque es el costo de fabricación. El panel solar estándar está hecho de silicio, que está ampliamente disponible y bien entendido. A medida que los materiales utilizados en paneles solares se vuelven más raros y más especializados, el costo de fabricación aumenta. Por lo tanto, un aumento en la eficiencia implica un aumento en el costo.