Cómo funcionan - Los módulos fotovoltaicos vistos por dentro

Más del 95% de las actuales células solares están fabricadas en el material semiconductor silicio. Los semiconductores son materiales cuya conductibilidad eléctrica aumenta cuando son expuestos a la luz o al calor.

Para fabricar una célula solar se “dota” el silicio. Para ello se le introducen de forma calculada otros elementos químicos, con el resultado de que se crea o bien un exceso de electrones (capa conductora n) o un defecto de los mismos (capa conductora p). En la frontera entre dos regiones semiconductoras con dotaciones distintas se forma una superficie límite (transición p-n), una zona denominada de carga espacial.

Para obtener el efecto deseado, como norma se dota el material de partida débilmente como “conductor p” y una delgada capa superficial fuertemente como “conductora n”. Así resulta la zona de carga espacial necesaria para la separación entre los portadores de carga.

El contacto frontal es una rejilla metálica, para que la luz pueda penetrar entre los contactos hasta el silicio. Las células solares van recubiertas adicionalmente con una capa antirreflectante, que tiene la función de proteger la célula y reducir las pérdidas por reflexión. Esta capa es la que confiere a las células solares su típica apariencia de color azulado a negro.

Cuando la luz solar incide sobre la célula solar, las partículas de luz que impactan sobre la misma, los fotones, provocan la formación de pares de portadores de carga, es decir, de portadores de carga positivos y negativos.

El campo eléctrico de la zona de carga espacial separa entre sí estos portadores de carga. Los electrones son acelerados hacia el electrodo negativo, en la cara superior encarada con el sol, mientras que los portadores de carga positivos son acelerados en la dirección contraria, hacia el electrodo situado abajo.

Como consecuencia del exceso de electrones en el silicio n (polo negativo) y de la falta de los mismos en el silicio p (polo positivo) se forma una tensión eléctrica entre los contactos metálicos del anverso y el reverso de la célula. En el caso de las células de silicio cristalino, la tensión eléctrica se sitúa en aprox. 0,5V a potencia máxima.

Cerrando externamente el circuito al conectar una carga eléctrica fluye una corriente continua. Con ayuda de un inversor conectado a la red, que convierte la corriente continua en una corriente alterna, se puede inyectar a la red de distribución la corriente eléctrica generada por las células solares.