Un panel solar fotovoltaico consta de docenas de células individuales conectadas entre sí para producir una salida igual al total de todas las células del panel. El material activo de cada celda es el silicio, el mismo elemento del que se fabrican los componentes electrónicos de estado sólido. El silicio tiene propiedades fotoeléctricas y genera corriente cuando se le ilumina.
Metaloides
Un grupo especial de elementos llamados metaloides ocupa una región entre los metales y los no metales en la tabla periódica; los metaloides tienen algunas propiedades de los metales y algunas de los no metales. Por ejemplo, los metaloides pueden ser frágiles como los no metales, pero conducen la electricidad como los metales. Dos ejemplos principales de elementos metaloides son el silicio y el germanio. De los dos, el silicio tiene más usos en la electrónica porque el germanio tiene problemas en ambientes más cálidos que la temperatura ambiente.
Silicio dopado
Un proceso llamado dopaje mezcla pequeñas cantidades de impurezas en el silicio, cambiando sus propiedades electrónicas. Por ejemplo, cuando el silicio está dopado con boro, tiene un excedente de cargas eléctricas positivas. Dopado con arsénico, la carga del silicio se vuelve negativa. Una célula solar es un sándwich de dos capas de silicio, una positiva y otra negativa. Los dos lados actúan como terminales positivo y negativo de una batería.
Efecto fotoeléctrico
Cuando la luz incide sobre la superficie de una célula solar, la energía mueve electrones en el silicio. Conectada a un circuito, la célula solar se convierte en una fuente de corriente eléctrica. Aunque la corriente proporcionada por una sola celda es pequeña, del orden de unos pocos miliamperios, las corrientes de muchas celdas en un panel solar agrupadas proporcionan varios amperios de corriente.
La respuesta del silicio a la luz
En completa oscuridad, una celda solar no produce corriente. A medida que aumenta la cantidad de luz, también lo hace la salida de la celda. Sin embargo, la corriente máxima de la celda es limitada; cualquier luz adicional más allá de un brillo máximo no produce un aumento de la salida eléctrica. Además del brillo, también importa la longitud de onda de la luz incidente. Una célula solar de silicio típica responde a la mayoría de las partes visibles e infrarrojas del espectro de luz del sol, pero algunas longitudes de onda en las regiones amarilla y roja se absorben mal. Algunos de los infrarrojos y todas las longitudes de onda más largas pasan a través de la célula solar y no producen electricidad.