¿Qué es el efecto fotovoltaico?
El efecto fotovoltaico es el proceso por el cual se crea corriente eléctrica en forma de voltaje cuando la radiación electromagnética se expone a cierto material. Usando células solares, el efecto fotovoltaico ocurre cuando longitudes de onda muy cortas de la luz solar impactan la materia y los electrones se excitan. La radiación electromagnética es emitida desde el panel solar y recolectada por otro material. Esta expulsión de electrones da como resultado la acumulación de voltaje creando energía que puede almacenarse en una celda de batería para su uso posterior. Se utilizan dos electrodos para recoger el voltaje, que puede transferirse a la red eléctrica.
Los diferentes tipos de radiación electromagnética causan diferentes niveles de exposición en las células solares como resultado de la frecuencia. La luz visible crea el efecto fotovoltaico cuando impacta metales alcalinos, la luz ultravioleta lo crea en otros metales, y la luz ultravioleta extrema se usa para no metales. Este concepto fue observado por primera vez en 1902 por Philipp Eduard Anton von Lenard cuando descubrió que diferentes colores de luz, también conocida como frecuencia, emiten diferentes niveles de electrones. Anteriormente, la teoría ondulatoria de la luz de James Clerk Maxwell afirmó que la intensidad de la radiación crearía energía electrónica proporcional. Esta nueva teoría explicaba que los fotones eran responsables de la creación de la eyección de electrones y funcionaban como partículas individuales en lugar de ondas constantes.
El físico AE Becquerel reconoció el concepto del efecto fotovoltaico de la luz solar en 1839, pero su comprensión fue limitada. En 1883, Charles Fritts construyó la primera célula solar, utilizando un semiconductor de selenio recubierto con una fina capa de oro. Este primer uso de una célula solar fue solo un uno por ciento eficiente. No fue hasta 1954 que los Laboratorios Bell desarrollaron una forma práctica de aprovechar la energía solar.
La forma en que se aprovecha el efecto fotovoltaico utilizando células solares es muy básica. Esencialmente, los fotones de la luz solar impactan el panel solar y son absorbidos por el material. Los electrones cargados negativamente dentro del material son expulsados de los átomos, lo que produce electricidad. Esta situación se controla permitiendo que los electrones se muevan en una sola dirección en el panel, provocando una acción inversa en la que las partículas cargadas positivamente fluyen en la dirección opuesta. Al producirse ambas acciones, se puede aprovechar una corriente continua de electricidad a partir de la reacción electromagnética.
El efecto fotovoltaico es esencial para una serie de procesos en la vida moderna. Además de la creación de energía para fines generales, las células solares son esenciales para las naves espaciales utilizadas por la NASA y otras agencias espaciales. Además, los principios de la tecnología se utilizan en cámaras digitales en forma de dispositivos acoplados a carga, así como en electroscopios que identifican la electricidad estática.