Una célula solar es un componente de un sistema fotovoltaico. Su función se basa en el efecto fotovoltaico. Esto describe la creación de una diferencia de potencial eléctrico entre dos electrodos cuando la luz cae sobre ellos. La estructura de una célula solar se muestra en la figura 1. Las células solares consisten en materiales semiconductores que absorben los fotones de la radiación solar. Se utilizan tanto la radiación solar directa como la radiación solar difusa. Como el electrodo negativo de metal se encuentra en la superficie de la célula solar, parte de la radiación se refleja.
Al absorber los fotones, los electrones de la materia se liberan de sus enlaces y se vuelven libremente movibles hasta que ocupan un nuevo espacio vacío en un enlace. El material semiconductor de una célula solar se contamina deliberadamente con átomos extraños para generar un campo eléctrico en su interior. Esto se llama dopaje.
Una célula solar consiste en una capa dopada negativamente, una capa dopada positivamente y una capa límite entre las capas dopadas. La capa límite forma el campo eléctrico interno de la célula solar. Los electrones que se mueven libremente y que son liberados por los fotones se difunden desde la capa conductora n a la capa conductora p de la célula solar. En el proceso, se conducen a través de contactos a un inversor o a un consumidor de corriente continua. Después de una nueva excitación por los fotones, los electrones se difunden de nuevo en la capa n. Al hacerlo, cruzan la capa límite de la célula solar.
El tamaño de la célula solar determina en gran medida la corriente de cortocircuito que se produce en la máxima irradiación. Para una típica célula solar de 6 pulgadas con una longitud de borde de 15,2 cm, esto es entre 7 y 9 A. El voltaje está entre 0,5 y 0,6 V. Para la mayoría de las células solares se utiliza silicio cristalino como material semiconductor, pero también hay un número cada vez mayor de células solares hechas de materiales alternativos.
Dependiendo del grosor del material, se distingue entre células solares de película gruesa y células solares de película fina. Además, las células solares se denominan células solares monocristalinas o policristalinas según su estructura cristalina.
solar cell