Instalaciones fotovoltaicas. Principio de funcionamiento y características de los convertidores fotoeléctricos. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía
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El sol es una importante fuente de energía renovable y respetuosa con el medio ambiente. La energía solar se puede convertir en electricidad mediante baterías fotovoltaicas (solares). Estas baterías se utilizan en naves espaciales, radiobalizas y boyas de navegación oceánica, en redes de comunicaciones autónomas, así como en calculadoras y juguetes electrónicos.
El método fotoeléctrico (o fotovoltaico) de convertir la energía solar en energía eléctrica es actualmente el más desarrollado en términos científicos y prácticos. Por primera vez, la perspectiva de su uso en energía a gran escala fue notada en los años 30 por uno de los fundadores de la escuela de física soviética, el académico A.F. Ioffe. Sin embargo, en aquella época la eficiencia de las células solares no superaba el 1%. En las décadas siguientes, gracias a una importante cantidad de investigaciones en el campo de la física y la tecnología, esta cifra aumentó hasta el 20-25%.
El mecanismo para convertir la luz solar en electricidad es diferente de otros métodos de generación de electricidad. Las características de este método determinan las posibilidades y perspectivas de su uso a gran escala.
Con cualquier método de producción de electricidad, es necesario tener cargas eléctricas y proporcionar un mecanismo para su separación. En el método de inducción, se utilizan cargas libres de conductores metálicos para generar electricidad y su separación se realiza como resultado del movimiento de los conductores en un campo magnético.
En el método fotovoltaico de generación de electricidad, no hay movimiento mecánico de las partes estructurales. Se basa en las propiedades de los materiales semiconductores y su interacción con la luz. En una célula fotovoltaica, los portadores libres se forman como resultado de la interacción de un semiconductor con la luz y se separan bajo la influencia de un campo eléctrico que surge dentro del elemento. Hasta hace poco, casi todas las células solares estaban hechas de silicio cristalino, pero ahora se utilizan cada vez más otros materiales.
El fenómeno del efecto fotoeléctrico se basa en la conversión de la energía luminosa (energía de radiación electromagnética) en energía eléctrica. Hay tres tipos de efecto fotoeléctrico:
1) externo: extraer electrones de la superficie de los cuerpos bajo la influencia de la luz;
2) interno: cambio en la conductividad eléctrica de semiconductores y dieléctricos bajo la influencia de la luz;
3) capa cerrada: excitación de la fuerza electromotriz en la interfaz entre el conductor y el semiconductor fotosensible.
Para convertir la energía de la radiación electromagnética, en la práctica sólo se puede aplicar el efecto fotoeléctrico de la capa cerrada (fotoefecto en la unión pn).
Autor: Magomedov A.M.
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