Dispositivos semiconductores: células fotovoltaicas
Una celda fotovoltaica básica consta de un semiconductor de tipo ny uno de tipo p que forman una unión pn. La zona superior es extendida y transparente, generalmente expuesta al sol. Estos diodos o celdas son excepcionales y generan un voltaje cuando se exponen a la luz. Las células convierten la energía luminosa directamente en energía eléctrica.
La siguiente figura muestra el symbol of photovoltaic cell.
Funcionamiento de una célula fotovoltaica
La construcción de una celda fotovoltaica es similar a la de un diodo de unión PN. No hay flujo de corriente a través del dispositivo cuando no se aplica luz. En este estado, la celda no podrá generar corriente.
Es esencial sesgar la celda correctamente, lo que requiere una buena cantidad de luz. Tan pronto como se aplica luz, se puede observar un estado notable del diodo de unión PN. Como resultado, los electrones adquieren suficiente energía y se separan de los átomos originales. Estos pares de agujeros de electrones recién generados en la región de agotamiento cruzan la unión.
En esta acción, los electrones se mueven hacia el material de tipo N debido a su concentración normal de iones positivos. Del mismo modo, los agujeros barren el material tipo P debido a su contenido negativo. Esto hace que el material tipo N adquiera instantáneamente una carga negativa y el material P adquiera una carga positiva. La unión PN luego entrega un pequeño voltaje como respuesta.
Características de una célula fotovoltaica
La siguiente figura a la izquierda, muestra una de las características, un gráfico entre la corriente inversa (I R ) y la iluminación (E) de un fotodiodo. El IR se mide en el eje vertical y la iluminación se mide en el eje horizontal. El gráfico es una línea recta que pasa por la posición cero.
es decir, I R = mE
m = gráfica de pendiente en línea recta
El parámetro m es la sensibilidad del diodo.
La figura de la derecha muestra otra característica del fotodiodo, un gráfico entre la corriente inversa (I R ) y el voltaje inverso de un fotodiodo. En el gráfico se desprende claramente que para un voltaje inverso dado, la corriente inversa aumenta a medida que aumenta la iluminación en la unión PN.
Estas celdas generalmente suministran energía eléctrica a un dispositivo de carga cuando se aplica luz. Si se requiere un voltaje mayor, se utiliza una matriz de estas celdas para proporcionar el mismo. Por esta razón, las células fotovoltaicas se utilizan en aplicaciones en las que se dispone de altos niveles de energía luminosa.