How do solar panels work? - Richard Komp

Traductor: Ciro GomezRevisor: Emma Gon La Tierra capta gran cantidad de energía solar: 173 000 teravatios. Eso es 10 000 veces más energía que la que usa la población del planeta. ¿Entonces es posible que un día el mundo pudiera ser completamente dependiente de la energía solar? Para responder esto, primero hay que examinar cómo los paneles solares convierten la energía solar en eléctrica. Los paneles solares se componen de unidades más pequeñas llamadas celdas solares. Las celdas solares más comunes están hechas de silicio, un semiconductor que es el segundo elemento más abundante en la Tierra. En una celda solar, el silicio cristalino se intercala entre las capas conductoras. Cada átomo de silicio está conectado a sus vecinos por cuatro enlaces fuertes, que mantienen los electrones en su lugar por lo que no puede fluir corriente. Aquí está la clave: una celda solar de silicio usa dos capas diferentes de silicio. Una de silicio de tipo N tiene electrones adicionales, y la de tipo P tiene espacios adicionales para los electrones, llamados agujeros. Cuando los dos tipos se encuentran, los electrones pueden pasear por toda la unión P/N, dejando una carga positiva en un lado y creando una carga negativa en la otra. Puedes pensar en la luz como el flujo de partículas diminutas llamadas fotones, disparados desde el Sol. Cuando uno de estos fotones incide en la celda de silicio con suficiente energía, puede golpear un electrón de su enlace, dejando un agujero. El electrón cargado negativamente y la ubicación del orificio de carga positiva ahora están libres para moverse. Pero debido al campo eléctrico en la unión P/N, estos solo van en una dirección. El electrón es atraído por el lado N, mientras que el agujero lo atrae al lado P. Los electrones móviles son recogidos por finos dedos de metal en la parte superior de la celda. De ahí, fluyen a través de un circuito externo, haciendo trabajo eléctrico como encender una bombilla, antes de volver por la capa de aluminio conductora en la parte posterior. Cada celda de silicio solo pone la mitad de un voltio, pero puedes unirlas en módulos para obtener más energía. 12 celdas fotovoltaicas son suficientes para cargar un teléfono móvil, mientras que se necesitan muchos módulos para alimentar una casa entera. Los electrones son las únicas partes móviles en una celda solar, y todos vuelven a su origen. No hay nada que se desgaste o agote, así que las celdas solares pueden durar décadas. Entonces, ¿qué nos impide dependertotalmente de la energía solar? Hay factores políticos en juego, por no hablar de empresas que presionan para mantener el statu quo. Pero por ahora, vamos a centrarnos en los desafíos físicos y logísticos, y el más obvio de estos es que la energía solar se distribuye de manera desigual en todo el planeta. Algunas zonas son más soleadas que otras. También es inconsistente. Está disponible menos energía solar en los días nublados o de noche. Así, una total dependencia requeriría formas eficientes de llevar electricidad de los puntos soleados a los nublados, y almacenar eficazmente la energía. La eficiencia de la propia celda es un reto, también. Si la luz del Sol se refleja en lugar de absorberse, o si los electrones desprendidos caen en un agujero antes de pasar por el circuito, la energía del fotón se pierde. La celda solar más eficiente todavía solo convierte 46 % de la luz solar disponible en electricidad, y la mayoría de los sistemas comerciales son actualmente 15 a 20 % eficientes. A pesar de estas limitaciones, en realidad sería posible dar energía al mundo entero con la tecnología solar de hoy. Necesitaríamos financiaciónpara construir la infraestructura y gran cantidad de espacio. Las estimaciones van desde decenas acientos de miles de kilómetros cuadrados, que parece mucho, pero solo el desierto del Sahara es cerca de 8 millones de km2 de superficie. Entre tanto, las celdas solares son cada vez mejores, más baratas, y compiten con la electricidad de la red. E innovaciones, como parques solares flotantes, pueden cambiar el panorama por completo. Experimentos mentales aparte, está el hecho de que más de mil millones de personas no tienen acceso a una red eléctrica fiable, especialmente en los países en desarrollo, muchos de los cuales son soleados. Así que en lugares así, la energía solar ya es mucho más barata y más segura que las alternativas disponibles, como el queroseno. Sin embargo, Finlandia o Seattle, por ejemplo la energía solar efectiva aún puede estar un poco más lejos.