¿Porque estamos perforando el suelo para encontrar petróleo y trabajando en minas de carbón para obtener energía contaminante cuando tenemos en el cielo una enorme estrella de energía conocida como sol?

Algunos científicos han dicho que el sol tiene suficiente energía para alimentar todo el sistema solar por otros 5 mil millones de años. La buena noticia es que con las celdas solares hemos aprendido a aprovechar esa energía.

La tecnología de las celdas solares pude parecer futurista, pero eso ya quedó en el pasado, en el presente la energía solar está en todos lados. Es posible que tengas una calculadora que utiliza energía solar, que tengas instalado un calentador solar, paneles solares en tu techo o las típicas luces de jardín que funcionan con una pequeña celda solar. La NASA tiene décadas aprovechando la energía solar, todas las naves espaciales y satélites que funcionan por largos periodos de tiempo en el espacio es gracias a la energía solar.

Esta es la nave espacial Juno, de la NASA, que viajó en solitario más de 5 años hasta llegar a la órbita de Júpiter y todo fue gracias a la energía solar

A medida que el calentamiento global se está convirtiendo en una amenaza más grande para el medio ambiente de nuestro planeta, no hay duda que la tecnología de las celdas solares se convertirán en una de las principales fuentes de energía.

¿Cuánta energía podemos en realidad obtener del sol?

La energía solar es increíble. En promedio, cada metro cuadrado de la superficie de la Tierra recibe 164 vatios de energía solar. En otras palabras, en cada metro cuadrado podrías poner una lampara de mesa de 150 vatios (una lampara muy potente) y así se podría iluminar todo el planeta tierra.

Podemos pensarlo de otra manera. Si cubrimos tan sólo el 1% del desierto del Sahara con celdas solares, se podría generar electricidad suficiente para alimentar a todo el mundo.

Esta es una de las mayores ventajas de la energía solar, hay disponible una enorme cantidad, mucho más de lo que podríamos utilizar jamás.

¿Qué son las celdas solares?

Una celda solar capta la luz solar y la convierte en electricidad. Es aproximadamente del tamaño de la palma de una persona adulta, de forma octogonal, y de color negro azulado.

Las celdas solares se conectan entre si y en conjunto forman un panel solar (también conocidos como módulos solares). A los paneles solares que generan energía mediante la captura de la luz del sol se le conoce como energía solar fotovoltaica (También existe la energía solar térmica (entre otras) que es la que aprovecha el calor del sol para calentar agua)).

Podemos pensar que la luz está hecha de pequeñas partículas llamadas fotones, por lo que un rayo de luz es como un disparo de billones de fotones. Cuando los fotones hacen contacto con la celda solar se convierte en un flujo de electrones (una corriente eléctrica). Cada celda solar genera unos pocos voltios de electricidad, por lo que el trabajo de un panel solar es la combinación de la energía producida por muchas celdas solares para generar una cantidad útil de energía.

¿Cómo funcionan las celdas solares, paso a paso?

Una celda solar es un sandwich de silicio de tipo N (azul claro) y silicio de tipo P (verde). Se genera electricidad mediante el uso de luz solar para producir electrones que saltan a través de la unión entre los diferentes silicios.

1. La luz solar choca con la celda solar, los fotones (partículas de luz) bombardean la superficie superior.
2. Los fotones llevan su energía a travez de la celda solar.
3. Los fotones ceden su energía a los electores en la capa más baja de tipo P.
4. Los electrones utilizan esta energía para saltar a travez de la barrera superior de tipo N y escapar hacia el circuito.
5. Fluyendo alrededor del circuito, los electores hacen que la foco encienda.

¿Qué tan eficientes son las celdas solares?

Una regla básica de la fisica dice que la energía no se crea ni se destruye, sólo se tranforma.

Eso significa que la celda solar no puede producir más energía que la que recibe cada segundo en forma de luz. La mayoría de las celdas actuales convierten entre un 10 y 20% de la energía que reciben en electricidad.

Una celda solar típica de una sola unión de silicio tiene una eficiencia máxima teórica del 30%, eso es, esencialmente porque la luz solar contiene una amplia mezcla de fotones de diferentes longitudes de onda y energías y cualquier celda solar de una sola unión será optimizada para atrapar los fotones sólo dentro de una cierta banda de frecuencia. Algunas celdas solares de última generación en laboratorio tienen una eficiencia de hasta el 46%, pero estamos muy lejos de poder aprovechar en el mercado esta grandiosa eficiencia.

En el mundo real, las celdas solares que puedes comprar hoy mismo tienen una eficiencia alrededor del 15%.