Las energías alternativas son cada vez más una opción para la sustitución de energía generada de forma tradicional. Una de las opciones más interesantes para lograr este fin son las celdas solares.
En general se considera que la generación de energía eléctrica por medio de celdas solares puede reducir hasta un 95% el consumo de energía demandada de la Comisión Federal de Electricidad (CFE).
El uso de energías renovables es un tema primordial en el contexto del cambio climático. El impulso para el desarrollo y uso de dichas energías por parte de gobiernos y autoridades ambientales es cada vez mayor; así, cada vez más empresas han decidido invertir en el uso de esta tecnología.
¿Cómo funcionan y de qué materiales están hechas las celdas solares?
Una celda solar es un dispositivo que convierte energía solar en electricidad, y puede funcionar mediante efecto fotovoltaico, o mediante la previa conversión de energía solar a calor o a energía química. Debido a que una sola celda no es capaz de generar grandes cantidades de energía, se utiliza un conjunto de ellas para formar paneles solares, el número de celdas solares dependerá del tamaño y del potencial del panel.
Las celdas fotovoltaicas son las más comunes, están compuestas por dos capas: una capa superior que contiene silicio dopado de tipo n1 (capa cargada negativamente) y una capa inferior de silicio dopado p2 (capa con carga positiva). El concepto de silicio dopado se debe a que se introducen en el silicio átomos de impurezas —fósforo o boro— para producir las regiones p y n que a su vez originan una unión n-p. Así se obtienen las celdas que al exponerse a la luz del sol permiten el movimiento de electrones.
El silicio utilizado para la fabricación de las celdas se puede encontrar en diferentes formas:
- Planchas microcristalinas. Elaboradas con silicio puro de estructura cristalina casi perfecta.
- Planchas policristalinas. Se obtienen del silicio fundido el cual se deja sedimentar en el fondo formándose varios tipos de cristales.
- Láminas delgadas. Para elaborar este tipo de láminas se utilizan el silicio amorfo como el silano (SH4), silicio multicristalino, mezclas de seleniuro de cobre-indio con sulfuro de cadmio, teluro de cadmio con sulfuro de cadmio y el arseniuro de galio.
La eficacia que se pueda obtener depende de la estructura: las celdas microcristalinas pueden alcanzar hasta el 20%, la policristalinas de 10-20% y las de silicio amorfo tienen una eficacia menor o cercana al 10%.
¿Cuáles son las aplicaciones de las celdas solares?
Las aplicaciones que se le dan a las celdas solares son las siguientes:
Electrificación de zonas rurales, instalaciones médicas en áreas rurales, sistemas de comunicación de emergencia, faros, boyas y señales de navegación marítima, bombeo para sistemas de riego, agua potable en áreas rurales y abrevaderos para ganado, señalamiento para protección aeronáutica, sistemas de protección catódica, sistemas de desalinización, señalización ferroviaria, fuentes de energía para naves espaciales, parquímetros, otros usos en casa habitación, también se utilizan en alumbrados de vías públicas como puentes y calles.
El uso de los paneles solares para la producción de calor se conoce como tecnología solar térmica y se considera de gran potencial para la industria, aquellos sectores con gran demanda térmica que justifican la inversión son:
- Industria química
- Fabricación de materiales o piezas metálicas
- Industria alimentaria y bebidas
- Plantas industriales de lavado y limpieza
Situación en México de las celdas solares
México tiene el reto de incrementar el aprovechamiento de fuentes renovables. De acuerdo con información de la Secretaría de Energía se tiene proyectado para el año 2024 aumentar el uso de fuentes renovables participando en la generación del 35% de energía eléctrica, por tal motivo, investigadores del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) se han dedicado a desarrollar celdas solares de silicio cristalino desde el año 2011 en Puebla. La misma institución realiza varias pruebas y desarrollos con celdas solares para aumentar la eficiencia a un menor costo de fabricación.
Las celdas solares son una de las mejores alternativas para generar energía eléctrica, aunque todavía hay mucho que hacer respecto de la eficiencia, esta tecnología resulta prometedora sobre todo para industrias de alto consumo térmico.
