Menu

Panells d'energia
solar fotovoltaica

Què és l'efecte fotovoltaic?

Què és l'efecte fotovoltaic?

L'efecte fotovoltaic és l'efecte fotoelèctric caracteritzat per la producció d'un corrent elèctric entre dues peces de diferent material que estan en contacte i exposades a la llum o, en general, a una radiació electromagnètica.

L'energia solar és un tipus d'energia renovable que es pot aprofitar de diverses maneres. Una és la generació denergia elèctrica amb lajuda de panells solars i de lefecte fotovoltaic.

La font denergia perquè es produeixi aquest efecte és la llum natural o artificial però òbviament en el 99% dels panells fotovoltaics utilitzen llum solar. 

Per què es fa servir l'efecte fotovoltaic?

L'efecte fotovoltaic s'utilitza a l'energia solar fotovoltaica per generar electricitat.

Els materials semiconductors (com el silici) tenen la particularitat de propiciar l'efecte fotovoltaic en panells solars a causa del comportament elèctric que tenen davant de l'impacte amb els fotons de la llum.

Els mòduls solars estan compostos de cèl·lules fotovoltaiques que són uns dispositius semiconductors elaborats amb aquest tipus de materials. Normalment aquests materials semiconductors es formen a base de silici pur amb addició d'impureses de certs elements químics.

Com es produeix lefecte fotovoltaic?

L'efecte fotovoltaic s'inicia al moment en què un fotó impacta amb un electró de l'última òrbita d'un àtom de silici. Aquest darrer electró s'anomena electró de valència i rep l'energia amb què viatjava el fotó.

El fotó és la partícula elemental portadora de totes les formes de radiació electromagnètica inclosa la radiació solar.

Si l'energia que adquireix l'electró supera la força d'atracció del nucli de l'àtom del silici (energia de valència) aquest surt de la seva òrbita i queda lliure. En quedar lliure, l'electró pot viatjar a través del material conductor formant un corrent continu.

Què és l'efecte fotovoltaic?

No tots els fotons que arriben a les cèl·lules solars es converteixen en electricitat. Part de la radiació incident es perd per reflexió (rebota) i una altra part per transmissió (travessa la cèl·lula).

Com es genera el corrent elèctric en un panell solar?

Cada electró alliberat deixa enrere un forat, o espai lliure, fins que l'ocupi un electró que ha saltat d'un altre àtom. Aquests moviments de càrregues elèctriques (electrons) alliberades dels espais que deixen enrere és el que s'anomena corrent elèctric.

Aquest corrent de càrregues pot sortir del material per tal de realitzar un treball útil com ara accionar un motor, alimentar una bombeta, etc. Perquè això passi de manera constant i regular, cal que hi hagi la presència d'un camp elèctric de polaritat constant. Aquest camp polaritza les partícules i actua com una veritable bomba que impulsa els electrons en un sentit i genera forats a l'oposat.

A les plaques solars convencionals, el camp elèctric es forma gràcies al fet que una zona del material té excés d'electrons (càrrega negativa), mentre que l'altra en té carència (càrrega positiva). D'aquesta manera, en alliberar un electró, que té càrrega negativa, és impulsat a través del material fins a la zona on la càrrega és positiva.

Quina importància tenen els fotons a l'efecte fotovoltaic?

Els fotons corresponents a longituds d'ona petites (radiació ultraviolada) són més energètics que els corresponents a longituds d'ona més grans (radiació infraroja).

Cada material semiconductor té una energia mínima que permet alliberar els electrons dels seus àtoms. Aquesta energia correspondrà a fotons d'una determinada banda de freqüències que anirà des dels associats a la ultraviolada fins als colors visibles, llevat del vermell que ja té una energia associada inferior als 1,2 electrovolts.

Per què no tots els fotons es converteixen en electricitat?

No tots els fotons arriben a separar electrons. Això és perquè en travessar el material els fotons perden energia. De vegades, en el moment de la col·lisió alguns fotons ja han perdut la massa energia per desplaçar un electró.

Així mateix, hi ha un percentatge de fotons que arriben a travessar la làmina de semiconductor sense topar-se amb cap electró i d'altres que són reflectits. En aquests casos no es produiria lefecte fotovoltaic fent saltar els electrons duna capa a una altra.

Autor:
Data de publicació: 13 de maig de 2015
Última revisió: 9 de juny de 2022