¿Por qué se utiliza silicona para fabricar células solares?

La silicona se utiliza con frecuencia en paneles solares como semiconductores, ya que es un material rentable que ofrece una eficacia energética adecuada. También tiene una extraordinaria resistencia a la corrosión, resistencia duradera, excelentes características de expansión térmica, fotoconductividad útil y toxicidad insignificante. 

La silicona se encuentra en la naturaleza en grandes cantidades, por lo que casi no hay escasez de materia prima para fabricar materiales de silicona. La silicona pura, que se ha utilizado durante mucho tiempo como elemento eléctrico, es el componente rudimentario de una célula solar. Los paneles solares de silicona se denominan comúnmente paneles de “primera generación” desde que la experiencia en células solares de silicona alcanzó importancia en la década de 1950. La silicona es responsable de más del 90% del mercado de células solares.

Además de ser uno de los materiales más investigados, la silicona cristalina disponible es el material semiconductor líder en la microelectrónica contemporánea. Desde que se produjeron en masa los primeros circuitos integrados, la concentración de equilibrio de integración de semiconductores de óxido metálico y la regularidad de funcionamiento han aumentado rápidamente.

Estas son las razones principales por las que la silicona se utiliza comúnmente en paneles solares: 

1. La silicona es un semiconductor

Debido a que es un material semiconductor en su naturaleza fundamental, la silicona cristalina no contaminada es un conductor débil de la electricidad.

Para superar este problema, la silicona de una célula solar contiene contaminantes, que son átomos adicionales añadidos deliberadamente a los átomos de silicona para desarrollar la capacidad de la silicona de tomar y convertir la energía del sol en energía eléctrica.

Por ejemplo, un átomo de galio tiene un electrón menos que un átomo de silicona, pero un átomo de arsénico tiene un electrón extra. Cuando los átomos de arsénico se apiñan en medio de muchos átomos de silicona, la estructura obtiene electrones adicionales después de crear una capa llena de electrones.

Los revestimientos de una célula solar están organizados para formar un campo eléctrico. Cuando la luz del sol incide sobre una célula solar, despierta electrones, lo que provoca la aparición de agujeros.

Gracias a la aparición de este campo eléctrico, se transportan a los electrodos de la celda. La electricidad se forma en este proceso.

Los semiconductores tienen potenciales intermedios entre los de un conductor o un aislante. Tiene una característica eléctrica que le permite ser conductor en una sola dirección mientras aísla la opuesta. 

2. Ofrece una eficacia energética decente

Las células solares de silicona tienen una eficacia superior al 20%. Esto significa que las células solares de silicio pueden transformar en electricidad casi el 20% de la luz solar que reciben. Aunque esto pueda parecer una baja productividad, las células solares de silicio son incluso más ingeniosas que otros tipos de células fotovoltaicas.

¿Existen materiales más competentes que la silicona que puedan ofrecer un rendimiento superior? Sí, la silicona no es la más eficaz y algunos componentes pueden funcionar con mayor eficacia. Sin embargo, ¡tendrás que pagar una fortuna por ellos!

Por otro lado, al observar numerosos factores, podemos deliberar que la silicona parece ser uno de los mejores materiales.

3. La capacidad aumenta con el dopaje

Cuando la silicona se combina con contaminantes como el galio y los átomos de arsénico, su capacidad para captar y transformar la energía solar en electricidad aumenta considerablemente.

4. La silicona no es tóxica

Un factor más que impulsa la decisión de utilizar silicona sobre cualquiera de los elementos mencionados anteriormente es su naturaleza inofensiva. La silicona tiene una influencia medioambiental muy insignificante ya que la silicona es un material inofensivo.

Existen innumerables sustitutos de la silicona que se están examinando junto con los cambios en la tecnología de la ingeniería. Por ejemplo, el arsénico de galio, el telururo de cadmio, el cobre, el indio y el diselenuro y la mezcla de cobre, indio y galio-diselenuro también se están revisando como componentes sustitutos de la silicona en las células solares.

Sin embargo, la mayoría de estos materiales tienen inconvenientes que la silicona no tiene, como la toxicidad. 

5. La silicona cristalina es un material estable

Los módulos fotovoltaicos que utilizan células solares de silicio cristalino tienen una vida útil prolongada al aire libre de más de dos décadas. Esto es útil para la asequibilidad de los costos de la energía fotovoltaica porque los activos ahora comienzan a amortizarse alrededor de una década después de la conexión original del sistema fotovoltaico.

6. Costo-eficacia

Existe un requisito único para ahorrar dinero en el futuro. Aunque se ha pronosticado que la energía fotovoltaica de silicona alcanzará su coste en menor medida, los precios se han reducido debido a una tasa de aprendizaje del 20% con una curva de aprendizaje. (20% de ahorro en el costo por amplificar toda la potencia instalada), que seguramente se prolongará en el futuro.

7. Disponible gratuitamente

La silicona es uno de los materiales más utilizados en las células fotovoltaicas. En consecuencia, es abundante en la naturaleza como dióxido de silicio en grava y cuarzo, de los cuales se recupera mediante reducción de carbono. En realidad, la silicona constituye casi el 26% de la corteza terrestre.

8. Fotoconductividad decente

La fotoconductividad es el aumento de la conductividad eléctrica de algunos componentes cuando se someten a suficiente energía lumínica. Se utiliza habitualmente para percibir la aparición de deslumbramiento y calcular su intensidad en máquinas sensibles a la luz y comprender los procedimientos internos de estos materiales.

La silicona tiene una fotoconductividad extraordinaria, lo que la convierte en una opción frecuente para fabricar células fotovoltaicas. La capa de dióxido de silicio absorbe energía cuando se somete a la luz y transforma los fotones de la luz solar en electrones en movimiento libre que pueden generar electricidad.

9. La mejor banda prohibida

La silicona tiene una fantástica banda prohibida de 1.1 eV, que está relativamente cerca del excelente valor de 1.34 eV para producir electricidad solar. La banda prohibida óptima de la silicona la convierte en una opción decente para las células solares de silicona, ya que otros semiconductores con bandas prohibidas comparables suelen ser más costosos de producir.

10. Extraordinaria resistencia a la corrosión

La silicona tiene una extraordinaria resistencia a la corrosión gracias a su recubrimiento de dióxido de silicio. Esto las convierte en una opción decente para las células solares de silicona, ya que deben ser resistentes en circunstancias ambientales hostiles como temperaturas extremas, luz solar intensa y agua salada.

11. Material ligero

La silicona también es liviana, lo que significa que puede usarse como base sobre la cual se colocan los componentes de silicona de las células solares. No es sencillo encontrar otro material liviano que pueda reemplazar a la silicona debido a sus propiedades orgánicas seguras, lucrativas y resistentes a la corrosión.

¡Ahora ya conoces la importancia del uso de silicona en las células solares! ¡Además de ser muy económico, este material proporciona la mejor producción de energía para alimentar nuestras casas, fábricas y mucho más!

Productos relacionados