Celdas fotovoltaicas

Se define el efecto fotoeléctrico como la conversión de luz en intensidad de corriente eléctrica, según la teoría cuántica que propuso Einstein la rapidez de emisión de estos fotoelectrones será proporcional al flujo de cuantos incidentes sobre la superficie que, a su vez, es proporcional a la intensidad de la radiación electromagnética incidente, dicha conversión tiene lugar en la célula fotovoltaica.

Una célula esta  formada por materiales semiconductores, principalmente silicio, dispone de una capa de material tipo n y otra de mayor espesor del tipo p, por separado su comportamiento eléctrico es neutro pero al realizar la unión se generará un campo eléctrico en su interior.

La capa de silicio tipo n, se forma mediante el dopado de átomos de fósforo (p) con el silicio, de tal forma que el silicio tiene en su última capa de valencia 4 electrones y el fósforo tendrá en su última capa 5 electrones, al combinarse el fósforo con el silicio quedará un electron libre, en consecuencia el silicio tipo n tiene un exceso de electrones, ver la figura:

La capa de silicio tipo p, se forma mediante el dopado por átomos de Boro con el silicio, de tal forma que el silicio tiene en su última capa de valencia 4 electrones y el Boro tiene en su última capa de valencia 3 electrones, por lo tanto se combinaran los electrones del silicio y el Boro  que lo que indica que falta un electron en el silicio, en este caso se crea un hueco, ver figura:

Al unir ambos semiconductores los electrones se desplazan desde la zona n hacia la zona p, de esta forma el exceso de electrones de la zona n ocupa los huecos creados en la zona p, lo que provoca un campo eléctrico, por lo tanto hay un movimiento de electrones.

 La capa sobre la que incide la radiación solar es la de silicio de tipo n, de tal forma que la luz incide sobre la capa de tipo n  transmite energía a los electrones,  esta energía son fotones que rompen el enlace de los pares electrón -hueco que sumado al campo eléctrico de la unión pn provoca un flujo de electrones de la zona p a la zona n, dicho flujo de electrones si se conecta a una carga, se traduce en una corriente eléctrica, provocando a su vez una caída de tensión en la carga.