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Perspectiva General

La energía solar fotovoltaica es una de las más importantes fuentes de energía renovable disponibles hoy en día. El fenómeno físico en el que se basa, el efecto fotoeléctrico, fue descubierto por el físico francés Alexandre-Edmond Becquerel en 1839, pero no fue hasta el año 1954, cuando los investigadores estadounidenses Gerald Pearson, Calvin S. Fuller y Daryl Chapin, de los Laboratorios Bell,​ descubrieron de manera accidental que los semiconductores de silicio dopado con ciertas impurezas eran muy sensibles a la luz. Estos avances contribuyeron a la fabricación de la primera célula solar comercial, en la que se empleó una unión difusa de silicio p–n que alcanzaba una conversión de la energía solar de aproximadamente 6 %, todo un logro en comparación con las mejores células existentes hasta aquella fecha, compuestas por selenio y que difícilmente alcanzaban el 0,5 %.

Tras este hito, el lanzamiento de los primeros satélites equipados con células solares en la primavera de 1958, el Vanguard-I y el Sputnik-3, convirtió la tecnología fotovoltaica en la principal fuente de energía de los satélites artificiales. Con el tiempo, la incorporación de nuevas funcionalidades, sistemas y equipos de medida ha supuesto un incremento sustancial de su consumo energético, que ha demandado una constante mejora de la eficiencia de los dispositivos fotovoltaicos.

Esta nueva necesidad de la industria espacial ha supuesto el principal motor de desarrollo de la industria fotovoltaica.

 

Las primeras células solares equipadas por satélites estaban compuestas de silicio monocristalino, cuya eficiencia no superaba el 10%. En las dos últimas décadas del siglo XX, sin embargo, la eficiencia de las células de silicio consiguió incrementarse hasta el 18%. Con todo, desde mediados de los años 80 otras tecnologías habían demostrado ya una mayor versatilidad, resistencia y eficiencia. Hablamos del arseniuro de galio, en posible combinación con el germanio o aleado con aluminio, fósforo o indio, entre otros.

Best Research-Cell Efficiency Chart.png
Best Research-Cell Efficiencies © NREL

Es precisamente en esta etapa del desarrollo de las células solares fotovoltaicas - mediados / finales de la década de los 70 - donde se inicia la escala de tiempo la imagen arriba incluida. En dicho gráfico puede consultarse cómo ha evolucionado la eficiencia de todos los tipos de células solares estudiadas desde 1975 hasta la actualidad. Si se estudia momentáneamente, se puede comprobar la subdivisión de las tecnologías existentes en: células de silicio (Si) cristalino, células de una unión (o monounión) de arseniuro de galio (GaAs), células de varias uniones p-n (o multiunión), y tecnologías Thin-Film y Emerging PV (Photovoltaics). A continuación se incluye una introducción a todas ellas, indicando sus ventajas e inconvenientes, mayores eficiencias alcanzadas hasta el momento y algunos enlaces de interés.

Silicio

El silicio,  uno de los materiales más abundantes en la superficie terrestre, es por ello el que más se ha estudiado y el que mejor se sabe trabajar.

El rey del mercado fotovoltaico.

Monounión GaAs

La principal alternativa al silicio para la alimentación de pequeños dispositivos electrónicos.

Multiunión

¿Por qué conformarnos con una sola unión? Descubre que otras eficiencias son posibles cuando acoplamos dos, tres y hasta cuatro uniones p-n.

Conceptos Emergentes

Las últimas apuestas de la comunidad científica en lo que a conceptos de célula fotovoltaica se refiere.

¿Listos para conocer el futuro de la tecnología?

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