¿Cómo funcionan las baterías solares?
2023.Aug
31
Introducción
En la superficie de la Tierra hay mucha energía: unos 173.000 teravatios. Si calculamos cuánta energía utiliza toda la población del planeta, este número aumenta en un factor de más de 10.000. Para aprovechar al máximo la energía solar, veamos, ¿cómo funciona una célula solar? ¿Y cómo se convierte esta energía en electricidad?
Cómo funciona la batería solar Una
batería
solar Es un sistema formado por un gran número de células fotovoltaicas relacionadas. Suelen estar hechos de semiconductores, el más común de los cuales es el silicio. En una celda de batería, el silicio cristalino se encuentra entre dos capas de diferentes conductividades, con cada átomo conectado mediante fuertes enlaces a cuatro capas adyacentes. Estos enlaces retienen electrones y no permiten que fluya la corriente. Entonces, cómo funciona una célula solar: los electrones pasan de una capa con un exceso de electrones (tipo n) a una capa con defectos (tipo p), en esta transición la llamamos unión pn, un lado forma una carga positiva y la otra carga negativa en un lado.
La luz del sol es una corriente de partículas diminutas, a saber: fotones. Los fotones chocan con las fotocélulas, "expulsando" a los electrones de su unión, dejando un agujero en su lugar. Debido al efecto del campo eléctrico de la transición pn, los electrones cargados negativamente se mueven hacia los huecos cargados positivamente. Por tanto, los electrones móviles se acumulan en la superficie de la batería. Luego fluyen a lo largo del circuito externo hasta la capa opuesta, realizando trabajo eléctrico al mismo tiempo.
Una de estas fotocélulas tiene una potencia de 0,5 vatios. La combinación de baterías en módulos puede aumentar la potencia de la batería, por ejemplo, 12 baterías son suficientes para cargar un teléfono móvil; por supuesto, si desea alimentar toda la casa, entonces necesitará muchos de estos módulos. Las células solares pueden funcionar durante décadas porque los únicos elementos móviles en su diseño son los electrones, y siguen regresando al lugar de donde vinieron, lo que significa que nada se desperdicia ni se desgasta.
(1) Esta decisión no sólo estará influenciada por los políticos, sino también por las empresas líderes. Además, también existe un problema físico: la energía solar no se puede distribuir uniformemente sobre la superficie de la tierra. Esto ocurre mucho menos en días nublados o de noche, por ejemplo. Eso significa que se necesita más esfuerzo para producir baterías más eficientes, así como crear la infraestructura para almacenar la energía generada.
(2) La eficacia de la propia célula fotovoltaica todavía plantea muchas preguntas. Si la luz del sol no se absorbe sino que se refleja en la superficie de la célula, o si los electrones regresan a los agujeros antes de pasar por el circuito, la energía del fotón se pierde. Actualmente, las células más eficientes tienen una eficiencia del 46%, y la mayoría de las fábricas son menos eficientes, alrededor del 15-20%.
Al nivel actual de desarrollo de la tecnología solar, los humanos todavía pueden proporcionar energía al mundo. Es sólo una cuestión de financiación, crear la infraestructura necesaria y encontrar suficiente espacio. Según cálculos preliminares, para instalar las baterías se necesita una superficie de cientos de miles de kilómetros cuadrados. Pero, de hecho, es difícil encontrar una zona así.
Cientos de millones de personas en todo el mundo, especialmente en los países menos desarrollados, carecen de acceso a energía confiable. En muchos de estos países, el sol abunda. Por tanto, en estos lugares la energía solar será más barata y segura que las fuentes de energía alternativas como el combustible.
Epílogo
Cada año, los paneles solares son mejores, más baratos y más competitivos con las fuentes de energía existentes. En un futuro próximo, quizás esta tecnología pueda revolucionar el paisaje de nuestro planeta. ¡esperar!
