¿Cómo funciona un Panel Solar? Celdas Fotovoltaicas

Profesor Sergio Llanos

29 Nov 201914:25

Summary

TLDREn este video, se explica de manera detallada el funcionamiento de un panel solar, desde la energía gratuita y limpia proveniente del sol hasta cómo se convierte en electricidad mediante el efecto fotoeléctrico. Se describen las partes clave de un panel, como las celdas solares hechas de silicio, que mediante dopado con elementos como fósforo y boro, crean un flujo de electrones. Además, se abordan los conceptos de corriente continua y alterna, y cómo los paneles solares pueden alimentar desde viviendas hasta vehículos eléctricos. Es una excelente introducción para entender la ciencia detrás de la energía solar y su aplicabilidad en la vida cotidiana.

Takeaways

😀 El sol es una fuente de energía gratuita y limpia que emite radiaciones electromagnéticas, conocidas como fotones, que viajan hacia la Tierra.
😀 Los paneles solares aprovechan la energía del sol, transformándola en energía eléctrica mediante el efecto fotoeléctrico.
😀 El efecto fotoeléctrico fue descubierto por Heinrich Hertz en 1887 y teóricamente sustentado por Albert Einstein en 1905, lo que le valió el Premio Nobel de Física en 1921.
😀 Un panel solar está compuesto por celdas solares conectadas en serie y en paralelo, que convierten la energía solar en corriente continua.
😀 Las celdas solares están formadas por dos capas delgadas de semiconductores: una de tipo n (negativa) y otra de tipo p (positiva).
😀 El silicio es el material semiconductor utilizado en las celdas solares, con 4 electrones de valencia que permiten compartir y moverse en respuesta a la luz solar.
😀 El proceso de dopado se utiliza para modificar el silicio y hacerlo más conductor, añadiendo elementos como fósforo (para la capa n) y boro (para la capa p).
😀 La unión de las capas n y p crea una región de agotamiento con una diferencia de potencial, que genera un campo eléctrico y permite el movimiento de electrones.
😀 El efecto fotoeléctrico estimula los electrones, desplazándolos y creando pares de cargas positivas y negativas, lo que genera corriente eléctrica.
😀 Para almacenar la energía generada por los paneles solares, se usan acumuladores y baterías, y se transforma la corriente continua en alterna mediante un inversor para alimentar electrodomésticos.
😀 Los paneles solares, además de ser utilizados en viviendas, pueden ser instalados en vehículos eléctricos o en regiones sin acceso a la energía eléctrica convencional.

Q & A

¿Cómo funciona un panel solar?
-Un panel solar convierte la energía del Sol en energía eléctrica. Utiliza el efecto fotoeléctrico, donde la luz solar (fotones) estimula los electrones en el material semiconductor del panel, generando un flujo de electrones que produce corriente eléctrica.
¿Qué es el efecto fotoeléctrico y cómo se aplica en los paneles solares?
-El efecto fotoeléctrico es el fenómeno en el cual los fotones de luz estimulan los electrones de un material semiconductor, liberándolos y permitiendo que se desplacen. En los paneles solares, esto genera un flujo de electrones que produce corriente continua.
¿Cuál es el principio fundamental detrás de un panel solar?
-El principio fundamental es el efecto fotoeléctrico, donde la luz solar (compuesta de fotones) incide sobre materiales semiconductores, liberando electrones que se desplazan y generan electricidad.
¿Por qué el silicio es utilizado en los paneles solares?
-El silicio es un material semiconductor ideal debido a sus propiedades electrónicas. Tiene cuatro electrones de valencia que permiten la formación de enlaces covalentes, lo que lo hace perfecto para crear la estructura que permitirá la liberación y movimiento de electrones cuando se estimula con luz.
¿Qué sucede cuando se combina el silicio con fósforo en un panel solar?
-Al dopar el silicio con fósforo (un material con cinco electrones de valencia), se generan electrones libres adicionales, creando una capa de silicio tipo n, que es cargada negativamente y permite el flujo de electrones.
¿Qué papel juega el boro en el funcionamiento de un panel solar?
-El boro se utiliza para dopar otra capa de silicio, creando una capa tipo p. Esta capa tiene huecos de electrones que permiten el flujo de electrones cuando se combinan con los electrones libres de la capa tipo n, formando un campo eléctrico que genera la corriente.
¿Qué es la región de agotamiento en un panel solar?
-La región de agotamiento se forma en la unión de las capas tipo n y tipo p. En esta zona, los electrones libres de la capa n se desplazan hacia la capa p, creando una diferencia de carga que establece un campo eléctrico, generando la diferencia de potencial necesaria para producir corriente.
¿Cómo se genera la electricidad en un panel solar?
-La electricidad se genera cuando la luz solar incide sobre las placas de silicio, estimulando los electrones y creando una diferencia de carga entre las capas tipo n y tipo p. Esto genera un campo eléctrico que permite el flujo de electrones y produce corriente eléctrica.
¿Por qué no se puede encender un bombillo solo con una celda solar?
-Una sola celda solar produce un voltaje muy bajo. Para obtener un voltaje suficiente para encender un bombillo, es necesario conectar varias celdas en serie, lo que aumenta el voltaje total del sistema.
¿Qué sucede cuando no hay luz solar para alimentar un panel solar?
-Cuando no hay luz solar, como durante la noche, el panel solar deja de generar electricidad porque el efecto fotoeléctrico depende de la luz solar. Sin embargo, la energía almacenada en baterías puede ser utilizada para alimentar los dispositivos conectados.