Amb una instal·lació fotovoltaica podem generar electricitat per alimentar els nostres electrodomèstics o elements que necessitin corrent elèctric. Però sabem com s'origina? Què fa que els rajos de Sol es converteixin en electricitat?
Una placa solar està formada per un conjunt de cèl·lules fotovoltaiques connectades entre si. Aquestes cèl·lules són les encarregades de convertir l'energia procedent de la radiació solar en electricitat a través de l'efecte fotovoltaic. Aquest efecte es pot aconseguir gràcies als materials dels quals estan formades les cèl·lules fotovoltaiques, com per exemple el Silici, que, a més a més, és un dels materials més abundants que es troba a la Terra.
Com es forma el corrent elèctric?
Com ja hem dit, l'efecte fotovoltaic es produeix en les cèl·lules solars i aquestes estan formades per a diferents elements. Per tal d'entendre el procés de generació d'aquest corrent elèctric, primer farem una petita introducció dels elements i parts que es troben en una cèl·lula i llavors passarem a l'explicació del procés.
ELEMENTS CÈL·LULA FOTOVOLTAICA
- Vidre
- Capa protectora
- Contactes metàl·lics
- Materials semiconductors
- Caixa protectora
Secció d'una cèl·lula fotovoltaica i els seus elements
Del dibuix anterior, podríem extreure que la llum procedent del Sol (fotons) incideix a les cèl·lules fotovoltaiques i passa alguna cosa a dins les seves capes, en aquest cas, i com ja hem explicat abans, es produeix un efecte fotovoltaic, el qual farà que es generi un corrent elèctric.
L'efecte fotovoltaic
Una cèl·lula fotovoltaica, com ja hem vist, està formada per 2 materials semiconductors. Aquests, normalment són de Silici, però no es tracta d'un Silici pur, sinó que l'han modificat una mica. Un àtom de Silici, conté 4 electrons a la seva capa més exterior, els quals són els que s'encarreguen de formar els enllaços amb els àtoms del seu voltant.
Àtom de Silici
Per tal que es produeixi un corrent elèctric necessitem tenir una diferència de potència dins d'un circuit tancat. Per això, i tal com hem vist a la secció de la cèl·lula fotovoltaica, i tenint com a base el Silici, els dos materials semiconductors hauran de tenir càrregues diferents per tal de provocar aquesta diferència de potència:
- Semiconductor N. Aquest material serà el primer que trobem i necessitarem que aquest tingui un excés d'electrons (més endavant explicarem el perquè). Per aconseguir-ho, se li afegeixen impureses d'elements amb per exemple 5 electrons a la seva capa exterior, com pot ser l'antimoni (Sb). D'aquesta manera, 4 dels electrons d'aquest element poden formar enllaços amb els 4 del Silici, però sempre en queda 1 de lliure. Com que aquest semiconductor té un excés d'electrons, serà de càrrega negativa i l'anomenarem N.
Enllaços d'àtoms de Silici + àtom d'antimoni
- Semiconductor P. En aquest cas, com que ja tenim un element amb càrrega negativa, per tal de crear una diferència de potència, necessitarem un element que el resultat final sigui de càrrega positiva, per tant, s'afegeixen impureses d’un element per exemple amb 3 electrons de valencia com ho és el Bor (B), que el que farà és que 1 dels electrons del Silici no es pugui enllaçar amb cap, quedant un "forat" sense completar. Aquesta espècie de "forat" o "buit" es comportarà com una càrrega positiva, i com que a diferència de l'altre semiconductor, tindrà més "càrrega positiva", el passarem a anomenar Semiconductor P.
Enllaços d'àtoms de Silici + àtom de bor
Per tant, aquests dos semiconductors de càrregues diferents, comencen a interactuar entre ells: com que un té electrons de més i l’altre té càrregues positives de més (forats buits), es generarà un moviment de càrregues produint una neutralització de càrregues. És a dir, les càrregues negatives i positives s'atrauran i es col·locaran en el punt de contacte dels dos elements. Això ho anomenarem unió PN
Si aquesta unió PN s’exposa a una radiació electromagnètica (com ho són els fotons) per la zona del semiconductor N, l’energia dels fotons és capaç de trencar els enllaços covalents (les parelles ja formades) i fer que quedin lliures encara més quantitat d’electrons. Per tant, això farà que augmenti molt més, la carrega negativa de la zona N, i, com t'hem explicat abans sabent que la diferència de potència en circuits tancats, fa que aparegui el corrent elèctric (6), a més diferència, més corrent s'obtindrà.
Moviment de càrregues per a generació de corrent elèctric
El corrent elèctric que s'obté de les plaques fotovoltaiques és corrent continu. Per tant, per alimentar els nostres electrodomèstics, necessitarem un inversor que ens transformi aquest corrent continu en corrent apte pel consum, és a dir, en corrent altern.
