En 1839, el físico francés Edmond Becquerel descubrió el efecto fotovoltaico al estar experimentando con una celda hecha de electrodos metálicos en una solución conductora. Observó que la celda producía más electricidad cuando quedaba expuesta a la luz.
1839
RECUERDA! El efecto fotovoltaico es el efecto que permite transformar la energía solar en energía eléctrica por medio de las células fotovoltaicas.
Posteriormente, en 1873, Willoughby Smith descubrió que el selenio podía funcionar como fotoconductor. (Fotoconductividad: Es el aumento de la conductividad eléctrica de la materia o en diodos provocada por la luz.)
1873
1876
William Grylls Adams y Richard Evans Day aplicaron al selenio el principio fotovoltaico descubierto por Becquerel. Ellos registraron que de hecho, el selenio podía generar electricidad al quedar expuesto a la luz.
1883
El inventor americano Charles Fritz creó la primera celda solar de selenio funcional. (recubierta con una fina capa de oro) con menos del 1 % de eficiencia.
Alexandre-Edmond Becquerel. En 1883 se fabricó la primera célula solar a partir del selenio
En 1905, Einstein publicó ¨Heurística de la generación y conversión de la luz¨, sobre el efecto fotoeléctrico y cómo es que la luz transporta energía. Esto generó aún más atención y aceptación sobre la energía solar a una escala más amplia.
Por esta explicación del efecto fotoeléctrico Einstein recibiría el Premio Nobel de Física en 1921. El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un material al incidir sobre él una radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta, en general).
1905
Russel Ohl fue el primero en patentar la célula solar.
1946
Los laboratorios Bell descubrieron que los semiconductores hechos con silicio llegaban al 6 % de eficiencia en la conversión de energía solar a electricidad, mejorando mucho la del selenio
El Satélite Vanguard 1 fue lanzado en 1958
1958
1954
La primera aplicación comercial de la celda de silicio en el suelo terrestre se llevó a cabo en el Faro de la isla Ogami en Japón en 1966.
1966
EL SOL Y LA LUZ
La energía solar es la emitida por el sol como consecuencia de reacciones nucleares de fusión. Se transmite a la tierra a través del espacio en forma de partículas de energía (fotones), y de radiación.
La potencia de la radiación solar (conjunto de radiaciones electromagnéticas emitidas por el sol) recibida en un punto del planeta depende de su latitud, de la hora del día y de las condiciones atmosféricas. La radiación es aprovechable en sus componentes directa y difusa, la que llega directamente del sol vs la emitida gracias a los fenómenos de reflexión y refracción solar en la atmósfera, nubes y elementos terrestres.
RADIACIÓN ELECTROMAGNETICA
La radiación electromagnética es un tipo de campo electromagnético variable, es decir, una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro.
Las ondas electromagnéticas tienen las vibraciones perpendiculares a la dirección de propagación de la onda.
Estas son las únicas ondas que no requieren un medio material para su propagación; en ese caso las oscilaciones corresponden a variaciones en
la intensidad de campos magnéticos y eléctricos, a diferencia del sonido que es una oscilación de moléculas de aire. (Estas ondas se denominan mecánicas )
Espectro electromagnético abarca: Rayos gamma, Ondas radioeléctricas, Luz visible, Luz azul, Radiación infrarroja, Radiación ultravioleta. Definición: El espectro electromagnético es el conjunto de longitudes de onda de todas las radiaciones electromagnéticas.
La luz visible está formada por la radiación electromagnética cuyas longitudes de onda están comprendidas entre 400 y 700 nm.
EFECTO FOTOVOLTAICO Y FOTOELECTRÌCO
La energía solar fotovoltaica es aquella que se obtiene mediante la transformación de la energía solar en energía eléctrica a través del efecto fotoeléctrico. El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones (corriente eléctrica) que se produce cuando la luz incide sobre ciertas superficies.
Vamos a seguir analizando el efecto fotoeléctrico, y separamos por un lado los electrones (cargas negativas) y por el otro los huecos (cargas positivas). Obtenemos entonces un campo eléctrico y habremos hecho de nuestro semiconductor, un pequeño generador eléctrico. Por lo tanto podemos afirmar que “el efecto fotoeléctrico es una parte del efecto fotovoltaico”. No hay efecto fotovoltaico sin efecto fotoeléctrico, sin embargo si puede haber efecto fotoeléctrico sin efecto fotovoltaico.
Para que aparezca la diferencia de potencial sobre el material que define el efecto fotovoltaico es necesario que el material tenga una estructura molecular determinada (unión PN). Además debe indicir una radiación electromagnética con energía suficiente para romper los enlaces covalentes de la red cristalina.
El silicio es un elemento químico metaloide, número atómico 14. Es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre después del oxígeno.
El silicio no se encuentra en estado nativo; arena, cuarzo, amatista, ágata, pedernal, ópalo y jaspe son algunos de los minerales en los que aparece el óxido, mientras que formando silicatos se encuentra, entre otros, en el granito, feldespato, arcilla, hornblenda y mica.
Planck, quien a fin de cuentas introdujo por primera vez la idea de los quanta de luz en sus trabajos sobre la radiación de cuerpo negro.
SILICIO
El silicio es un elemento químico metaloide, número atómico 14. Es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre después del oxígeno.
El silicio no se encuentra en estado nativo; arena, cuarzo, amatista, ágata, pedernal, ópalo y jaspe son algunos de los minerales en los que aparece el óxido.
Debido a que es un material semiconductor muy abundante, tiene un interés especial en la industria electrónica y microelectrónica, por esta razón se conoce como el Valle del Silicio a la región de California en la que concentran numerosas empresas del sector de la electrónica y la informática.
Celdas solares
POLICRISTALINAS VS MONOCRISTALINAS
Las células de silicio monocristalino se fabrican a partir de Ingots (bloques de silicio cilíndricos). Se cortan los cuatro lados del cilindro, con lo que se derrocha abundante silicio y se hacen láminas con bordes redondeados. Por tanto, los cristales tienen una pureza elevada, lo que provoca que el rendimiento de cada celda aumente.
Las placas solares policristalinas están compuestas por células cuyo silicio no procede de un único cristal de silicio, sino de muchos pequeños fundidos en grupo. Al tener impurezas, se forman policristales que disminuyen la eficiencia.
Un regulador de carga solar se coloca entre el campo fotovoltaico y el campo de baterías y básicamente se encarga de controlar el flujo de energía que circula entre ambos equipos.
El control del flujo de energía se realiza mediante el control de los parámetros de Intensidad (I) y Voltaje (V) al que se inyecta en la batería.
Este flujo de energía depende del estado de carga de las baterías y de la energía generada por el campo fotovoltaico.
El regulador de carga solar controla constantemente el estado de carga de las baterías para hacer el llenado óptimo y así alargar su vida útil.
Los inversores solares fotovoltaicos son equipos que se encargan de transformar la energía producida en una instalación fotovoltaica, que se transmite en forma de corriente continua, en corriente alterna para que los electrodomésticos y otros productos eléctricos puedan funcionar en sus niveles normales.
La corriente alterna se produce cuando, en un conductor por donde circula una corriente eléctrica, la polaridad de la diferencia de potencial (tensión) varía. Por tanto, la corriente no fluye en la misma dirección, sino que alterna, fluyendo primero hacia una dirección y luego invirtiéndose. A diferencia de la corriente alterna, en la corriente continua las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección.
https://seeic.org/images/site/varios/tecnicos/ondas%20electromagneticas.pdf
https://www.lookmumnocomputer.com/solar-panels
https://www.helioesfera.com/diferencia-entre-efecto-fotoelectrico-y-efecto-fotovoltaico/
https://sotysolar.es/placas-solares/monocristalinas-policristalinas
https://www.electronicshub.org/?s=solar+panel
https://ecoinventos.com/inversor-solar-fotovoltaico/
https://www.latercera.com/noticia/satelite-mas-antiguo-del-mundo-cumplira-60-anos-orbita/
El Vanguard 1 es el cuarto satélite puesto en órbita en la historia, el segundo por parte de Estados Unidos, y el satélite más antiguo que en la actualidad permanece en órbita ya que sus predecesores se destruyeron al reingresar en la atmósfera poco tiempo después de su lanzamiento.
UNA LINEA DEL TIEMPO
PANELES SOLARES
El selenio es un elemento químico de la tabla periódica cuyo símbolo es Se y su número atómico 34. Pertenece a la familia de los no metales.
La luz es una fuente de energía más. Por lo tanto se emite, como Planck predijo, en pequeños paquetes indivisibles que se denominarían fotones. Estas pequeñas partículas al chocar con ciertos materiales harían que algunos electrones saltaran. Si el efecto se realizara continuamente conseguiríamos una apreciable corriente eléctrica.
Fotón -- cuanto de luz” (en alemán: das Lichtquant)
1887
Heinrich Hertz descubre el efecto fotoelectrico al observar que el arco que salta entre dos electrodos conectados a alta tensión alcanza distancias mayores cuando se ilumina con luz ultravioleta que cuando se deja en la oscuridad