Lo que conviene saber sobre las células solares

Una célula solar es un dispositivo electrónico, que pertenece a la familia de los conocidos como diodos de unión, de área relativamente grande (~250 cm², habitualmente). Las células solares se fabrican con una clase de materiales denominados semiconductores, que están presentes en nuestra vida cotidiana desde hace muchos años. Sin ellos, no serían posibles aparatos tales como los ordenadores, los teléfonos móviles, los televisores y un largo etcétera.

Las células solares se hacen habitualmente con silicio, ya que el 95% de las que se encuentran en el mercado se fabrican con él. Sin entrar en detalles técnicos, la célula solar está constituida por la unión de dos áreas denominadas zona P y zona N; cada una de ellas tiene incorporados en su interior otros elementos químicos, generalmente boro la primera y fósforo la segunda; la incorporación de estos elementos hace que las propiedades electrónicas de cada lado sean diferentes: en la zona P la conducción de la corriente eléctrica es debida a cargas “positivas” (denominadas huecos), mientras que en la zona N, la corriente la transportan cargas “negativas” (electrones).

Cuando una célula solar se ilumina con radiación solar, se produce el denominado efecto fotovoltaico. Debido a él, la iluminación provoca que los portadores de carga del semiconductor se muevan y circulen por el circuito exterior al que se conecta, generando una corriente. Asimismo, se produce una tensión entre los extremos de la célula. Como resultado del proceso, la célula genera tensión y corriente, que es lo que se necesita para obtener potencia eléctrica (la potencia eléctrica se obtiene como producto de tensión y corriente). A su vez, esa potencia produce energía eléctrica, sin más que hacer funcionar la célula un cierto tiempo (la energía eléctrica se obtiene como el producto de la potencia por el tiempo de funcionamiento). Por lo tanto, la célula solar convierte la energía emitida por el sol y absorbida por ella en energía eléctrica.

La tecnología de las células solares tiene su origen en la carrera espacial, cuando al comienzo de los años 60 del siglo pasado se empezaron a lanzar al espacio los satélites artificiales y los vehículos tripulados con los que el hombre llegó a la Luna. En esos ingenios se necesitaban baterías de energía eléctrica autónomas, ligeras y fiables. Aunque la electricidad obtenida con estos dispositivos era carísima (del orden de 100 euros/kWh, con precios actualizados al presente), el coste que representaban las baterías fabricadas con las células solares era muy bajo en comparación con el resto de los componentes de los satélites.

En años posteriores, las sucesivas crisis del petróleo de los años 1973 (guerra del Yom Kipur) y 1979 (revolución de los ayatollahs en Irán) hicieron plantearse a los principales países industrializados la necesidad de buscar fuentes de energía alternativas al petróleo. Posteriormente, el movimiento ecologista comenzó a plantear la necesidad de limitar las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera, principalmente CO₂. En años más recientes, estas ideas han ido cobrando fuerza y el uso de energías limpias y no dependientes de los combustibles fósiles está más extendido en el mundo, en general, y en los países desarrollados, en particular, de modo que el uso de células solares para obtener energía eléctrica en la Tierra se ha ido generalizando, de manera que al día de hoy es una fuente energética competitiva y con unas enormes expectativas de futuro.

En post sucesivos, describiré diversos aspectos de esta fuente energética: cómo es la energía que producen, cuál es la eficiencia energética de la energía solar fotovoltaica, qué perspectivas tiene el autoconsumo energético basado en paneles solares, etc.