¿Cómo funcionan los paneles de energía solar?

Los paneles solares se están convirtiendo rápidamente en una opción de energía renovable muy atractiva, que podría terminar siendo increíblemente beneficiosa para el medio ambiente. El proceso de convertir la luz solar en energía eléctrica ha mejorado drásticamente en las últimas décadas y ahora es más eficiente que nunca. El uso de la energía solar ha existido durante años en pequeños dispositivos como calculadoras, pero ahora muchos hablan de alimentar casas y negocios con estos paneles.

La energía solar es una de las fuentes de energía renovable más prometedoras actualmente disponibles, debido al hecho de que la energía solar es abundante. Los rayos que emanan del sol pueden producir cerca de 1.000 vatios de energía por cada metro cuadrado de superficie terrestre. Al recolectar esa energía, nunca más tendríamos que depender de los combustibles fósiles dañinos. Un sistema solar fotovoltaico utiliza la luz solar para generar electricidad que puede usar para alimentar su hogar u oficina y reducir su huella de carbono y su impacto en el medio ambiente.

La energía solar se crea utilizando la energía que ha sido generada por el sol. Un panel de energía solar puede funcionar utilizando la energía solar que se deriva del sol. Cada panel de energía solar contiene muchas celdas de silicio o celdas solares diferentes. Son bloques de construcción de paneles solares. La energía del sol es absorbida por estas células solares. La energía solar derivada del sol se convierte en electricidad con la ayuda de un panel de energía solar.

Por esta razón, es importante comprender exactamente cómo funcionan los paneles solares y cómo se pueden usar para producir electricidad para el hogar promedio.

1. Los paneles solares instalados en los techos absorben la luz solar (fotones) del sol.

2. El silicio y los conductores del panel convierten la luz solar en electricidad de corriente continua (CC) que luego fluye hacia el inversor.

3. El inversor luego convierte la energía eléctrica de CC a CA (corriente alterna) que puede usar en su hogar.

4. El exceso de electricidad que no utiliza usted puede devolverse a la red.

5. Cuando sus paneles solares producen menos energía de la que necesita en su hogar, siempre puede comprar electricidad de la empresa de servicios públicos.

El proceso de convertir la energía solar en electricidad

  • Los paneles solares utilizan un proceso especial de conversión de fotones en electrones para generar una corriente mediante el uso de un tipo especial de celda conocida como celda fotovoltaica. Estas celdas se encuentran comúnmente en la parte frontal de las calculadoras y pequeños dispositivos. Cuando un banco de ellos está conectado entre sí, se conocen colectivamente como un panel solar.
  • Las células fotovoltaicas están formadas por materiales semiconductores como el silicio. El semiconductor absorbe la luz del sol. Cuando esto sucede, los fotones de la luz solar sueltan algunos de los electrones del material semiconductor, lo que les permite fluir en una corriente eléctrica.
  • Dentro de cada celda, hay un campo eléctrico que se utiliza para racionalizar este flujo de electrones en una dirección particular. Cuando estos electrones se encuentran con un contacto de metal colocado en la celda fotovoltaica, se puede utilizar para alimentar dispositivos.

El uso de silicio

  • El silicio se compone de una forma cristalina, con cada átomo de silicio que contiene catorce electrones en una configuración especializada de tres capas diferentes. Dos de estas capas están llenas y contienen dos y ocho electrones respectivamente. La tercera capa, que contiene los últimos cuatro electrones, solo está llena hasta la mitad. Para llenar la última capa, el silicio compartirá electrones con cuatro átomos cercanos. Esto es lo que le da su estructura cristalina.
  • En su forma natural, el silicio no es un material conductor especialmente bueno debido a que no tiene electrones libres, a diferencia de otros materiales conductores como el cobre. Para liberar el movimiento de estos electrones, el silicio que se encuentra en los paneles solares es una forma especial e impura de silicio. Al mezclar otros átomos con los átomos de silicio, se crea un número impar de electrones libres. Estos electrones no forman enlaces, por lo que son libres de moverse cuando los golpea la luz.
  • El silicio es naturalmente muy brillante y reflectante, por lo que para evitar que los fotones reboten fuera del material, se aplica una capa antirreflectante a las células. Muy a menudo, se colocará una cubierta de vidrio sobre la parte superior para proteger el silicio de los elementos externos.

el campo electrico

  • Cuando el silicio positivo y negativo entran en contacto, los electrones libres de un lado serán atraídos hacia el otro. Cuando los dos se mezclan, crean una forma de barrera conocida como campo eléctrico. Este campo empuja los electrones del silicio positivo al negativo, pero no les permite fluir en sentido contrario.
  • Cuando los fotones golpean la celda fotovoltaica, los pares de agujeros de electrones se rompen. Cuando esto sucede, el electrón se libera y queda un espacio disponible para ser ocupado por otro electrón. El electrón se moverá hacia el lado negativo mientras que el hueco se moverá hacia el lado positivo, creando un desequilibrio en la neutralidad eléctrica de la celda. Al insertar conductores, podemos aprovechar que este movimiento de electrones crea una corriente mientras que el campo eléctrico crea un voltaje. El producto de estos dos es el poder.

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Pérdida de energía potencial

Uno de los principales problemas a los que se enfrenta la energía solar es el hecho de que, a menudo, es menos eficiente que otras formas de producción de energía y genera poca energía en comparación con sus contrapartes, como la quema de combustibles fósiles. Hay muchas razones para esta pérdida de energía.

  • Una de las principales causas de la pérdida de energía es el hecho de que la luz del sol viene en muchas longitudes de onda diferentes. Algunas de estas longitudes de onda funcionan exactamente como se esperaba, con fotones que separan pares de huecos de electrones. Sin embargo, algunos de ellos no tienen la energía para separar estos pares y pasan inofensivamente a través de ellos. Otros todavía tienen demasiada energía, lo que significa que una gran parte de la energía se pierde debido al hecho de que hay más energía de la necesaria para liberar un electrón, pero no lo suficiente para liberar más.
  • Mientras que otro material requeriría menos energía para liberar sus electrones, esto significaría que el voltaje del material sería mucho menor. Para aumentar la eficiencia, debe haber un equilibrio entre el voltaje y la corriente producidos por la celda solar. Sin ese equilibrio, se pierde la eficiencia.
  • El metal generalmente se coloca en la parte inferior de las celdas para conducir los electrones. Sin embargo, estas placas no recogerán toda la energía que se produce, ya que parte se perderá por la parte superior. Cubrir la parte superior significaría perder la luz del sol, mientras que poner conductores alrededor de la celda requeriría que los electrones viajaran mucho más lejos. Por esta razón, las celdas a menudo están cubiertas por una delgada rejilla de metal para ayudar a reducir la distancia que necesitan viajar los electrones.

Los usos de la energía solar

  • Al colocar paneles solares en el techo de una casa, las células fotovoltaicas se pueden usar para producir electricidad que se puede usar directamente en el suministro de energía de la casa o, cada vez más, almacenarse en baterías grandes que se pueden usar para alimentar la casa como un generador. . Por supuesto, si vive en una región más oscura del mundo, la eficiencia de estos paneles solares se reducirá considerablemente.
  • La energía solar también se puede vender a las redes eléctricas cuando se produce un exceso de electricidad. Esto significa que si el sol brilla intensamente, puede utilizar células solares para alimentar sus dispositivos e incluso ganar algo de dinero si genera un exceso de energía. Del mismo modo, si el sol no brilla, aún estará conectado a la red eléctrica principal, lo que le permitirá comprar energía si no desea depender de baterías o generadores.
  • Los paneles solares también son comunes en las naves espaciales para generar electricidad para las computadoras de a bordo y otros aparatos eléctricos. Esto se debe en gran parte al hecho de que la eficacia de los paneles solares no se ve disminuida en el espacio, y el sol siempre brilla, lo que significa que la nave tiene una fuente de energía fiable sin necesidad de llevar consigo combustibles pesados ​​o baterías. Estos paneles se encuentran a menudo en satélites y naves de descubrimiento, como transbordadores y naves como los rovers de Marte.

Cada panel de energía solar contiene muchas celdas de silicio o celdas solares diferentes. Cada celda solar genera unos pocos voltios de electricidad. Los fotones golpearán la superficie de estas células solares y luego generarán una corriente eléctrica. El techo es el lugar habitual donde se instalan paneles de energía solar en casas u oficinas para que reciba la cantidad necesaria de exposición al sol. Los paneles fotovoltaicos en el panel de energía solar convierten la energía solar en energía eléctrica. La electricidad que se genera a través de estos paneles es principalmente CC (corriente continua) que se convertirá en CA (corriente alterna) con la ayuda de un inversor. El silicio es uno de los principales materiales que se suele utilizar para fabricar un panel de energía solar.

Crédito de la imagen: Thomas Kohler, Puerto de San Diego

Author: poweb

Diseñador web, siempre he querido poner mi granito de arena para la conservación del planeta. Lo intento con esta web y algunas otras.

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