Que é a fotovotaica?

O diagrama anterior ilustra o funcionamento dunha célula fotovoltaica básica, tamén chamada célula solar. As células solares están feitas dos mesmos tipos de materiais semicondutores, como o silicio, usados ​​na industria da microelectrónica. Para as células solares, unha oblea delgada de semicondutores é especialmente tratada para formar un campo eléctrico, positivo por un lado e negativo por outro. Cando a enerxía luminosa incide na célula solar, os electróns son eliminados dos átomos do material semicondutor. Se os condutores eléctricos están unidos aos lados positivo e negativo, formando un circuíto eléctrico, os electróns poden ser capturados en forma de corrente eléctrica, é dicir, electricidade. Esta electricidade pódese usar entón para alimentar unha carga, como unha luz ou unha ferramenta.

Unha serie de células solares conectadas eléctricamente entre si e montadas nunha estrutura de soporte ou marco denomínase módulo fotovoltaico. Os módulos están deseñados para subministrar electricidade a unha determinada tensión, como un sistema común de 12 voltios. A corrente producida depende directamente da cantidade de luz que incide no módulo.

Os dispositivos fotovoltaicos máis comúns actuais usan unha única unión, ou interface, para crear un campo eléctrico dentro dun semicondutor como unha célula fotovoltaica. Nunha célula fotovoltaica de unión única, só os fotóns cuxa enerxía é igual ou maior que o intervalo de banda do material da célula poden liberar un electrón para un circuíto eléctrico. Noutras palabras, a resposta fotovoltaica das células de unión única está limitada á porción do espectro solar cuxa enerxía está por riba da banda intercalada do material absorbente e non se utilizan fotóns de menor enerxía.

Unha forma de sortear esta limitación é usar dúas (ou máis) celas diferentes, con máis dunha banda intercalada e máis dunha unión, para xerar unha tensión. Estas células denomínanse células "multiunión" (tamén chamadas células "en cascada" ou "tándem"). Os dispositivos multiunión poden acadar unha maior eficiencia de conversión total porque poden converter máis do espectro de enerxía da luz en electricidade.

Como se mostra a continuación, un dispositivo de unión múltiple é unha pila de células individuais de unión única en orde decrecente de intervalo de banda (p. ex.). A célula superior capta os fotóns de alta enerxía e pasa o resto dos fotóns para que sexan absorbidos polas células de banda gap inferior.