¿Cómo hacen las placas solares para convertir la luz en electricidad?

En poco tiempo, España ha pasado de un sistema eléctrico que dependía del carbón y el gas natural a uno en el que logra generar electricidad a partir del viento y el sol, elementos abundantes durante muchos meses del año y que tienen un coste cero. Todavía estamos lejos de ser independientes energéticamente, pero ya hemos recorrido la parte más difícil del camino. Y ahora trabajamos en buscar métodos renovables más eficientes, como la eólica marina. Sea como fuere, todos estamos familiarizados con los molinos eólicos y con las placas solares. Pero, ¿cómo es posible convertir la luz en electricidad y así generar energía de manera sostenible?

Si de algo puede presumir España es de horas de sol. Un recurso abundante, inagotable y que aprovechamos desde milenios para cultivar, regir nuestros horarios y vidas y para generar electricidad. Las placas solares abundan hoy en día en la geografía española, y lejos de ser un recurso limitado a proveedores eléctricos, empresas u organismos públicos, cada vez es más frecuente ver este tipo de tecnología en casas y en azoteas y balcones de edificios particulares. Las instalaciones solares son más económicas que nunca, se empiezan a comercializar placas flexibles más fáciles de instalar y el reciclaje de paneles solares apenas deja residuos.

Pero vayamos a lo básico. ¿Qué fenómeno natural hace que los rayos solares se transformen en electricidad? Para ello debemos hablar de radiación electromagnética y campos eléctricos. Una historia que empieza que en el siglo XIX pero que no dio sus frutos hasta la segunda mitad del siglo XX. En gran parte, gracias a la carrera espacial, tan necesitada de una fuente de electricidad que pudiera encontrar en el espacio.

La invención de la célula fotovoltaica

La primera célula fotovoltaica se estima en 1833. La creó el inventor Charles Fritts a partir de selenio, latón y oro. Y se inspiró en las investigaciones previas de Alexandre Edmond Becquerel sobre el efecto del sol en el electromagnetismo. Pero no es hasta 1954 que los Laboratorios Bell presentan la primera célula fotovoltaica moderna. Convertir luz en electricidad ya es posible. Con todo, es la carrera espacial la que impulsa la investigación en paneles solares. 

Precisamente, en el espacio es difícil encontrar una fuente de energía, a excepción de los rayos del sol, tan abundantes. Gracias a los paneles solares fue posible enviar satélites al espacio que se mantengan en funcionamiento más allá de la vida útil de sus baterías. Así, el primer satélite artificial lanzado al espacio por el ser humano, el Sputnik 1 de 1957, tuvo una vida en el espacio de tres semanas hasta que sus baterías químicas empiecen a fallar. Por su parte, el Vanguard 1 de 1958, funcionó más de siete años gracias a incorporar células fotovoltaicas.

La crisis del petróleo de la década de 1970 y la concienciación medioambiental de finales del siglo XX también impulsaron las investigaciones que buscaban paneles solares más eficientes. Células fotovoltaicas que fueran más baratas y generasen más electricidad en menos espacio. Desde entonces, empezaron a instalarse placas solares en instalaciones puntuales y, desde la década de 1990, su uso se popularizó por todo el mundo.

Ciudades de los 15 minutos con placas solares
Viviendas solares sostenibles en Vauban, Alemania

El estado actual de los paneles solares

Los paneles solares que utilizamos hoy en día para convertir luz en electricidad, también llamadas placas solares o paneles fotovoltaicos, están fabricados con vidrio y derivados del silicio en un 75%. Luego consta de metales como aluminio, cobre y hierro en un 12%. El plástico solo es un 2%. Y el 11% restante consta de cadmio, plata o telurio. En cuanto a su eficiencia, hemos logrado llegar a niveles del 20% y una vida útil de entre 20 y 30 años. Y respecto a su potencia, cada panel es capaz de generar entre 300 y 450 W en una hora de sol.

En los últimos años, hemos hablado mucho de la perovskita. Científicos de todo el mundo trabajan en hacer más eficientes los paneles solares con ayuda de este mineral. Y se han llegado a alcanzar récords de hasta el 33% o más. Sin embargo, tardaremos unos años en ver estos nuevos paneles solares en el mercado. Ya que tras los primeros experimentos, todavía es posible hacer más cambios y mejoras hasta llegar a nuestras azoteas o balcones.

Convertir la luz en electricidad

Así pues, ¿cómo es posible que una combinación de vidrio, silicio, metales o otros minerales capturen luz solar y generen electricidad? Los paneles solares se componen de pequeñas células fotovoltaicas. Los paneles pueden ser de uno o más metros, mientras que sus células son de unos centímetros. Orientados para aprovechar el paso del sol a lo largo del día, deben afrontar temperaturas altas y condiciones climatológicas extremas. 

En las células fotovoltaicas se produce lo que se llama efecto fotovoltaico. El silicio, material semiconductor, reacciona ante la exposición del sol y genera una corriente eléctrica. Cada célula tiene dos capas de silicio. Una con carga positiva y otra con carga negativa. Así, los fotones de luz excitan los electrones del silicio y se genera la corriente eléctrica.

Pero no acaba aquí el trabajo del panel solar. Una vez se genera esa corriente eléctrica, hay que convertirla para poder ser usada. La corriente generada es corriente continua. Pero los dispositivos eléctricos emplean corriente alterna. Por ello, un elemento clave de las instalaciones solares es el inversor de corriente. Desde el inversor, la electricidad ya puede ser almacenada o volcada a la red eléctrica. Dependerá de dónde estén esas placas solares: en una vivienda particular, en una granja solar, en una instalación industrial o en unas oficinas privadas.

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