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Historia de la invención de las células solares, desde selenio a silicón

Célula solarPues bien, la definición de una célula solar es simple. Es un dispositivo que convierte directamente la energía de la luz solar en energía eléctrica. Sin embargo, sus horizontes son realmente enormes. El hecho más significativo es que la invención de esta maravilloso dispositivo no sucedió durante la noche. Curiosamente, el concepto de la tecnología solar tiene casi tres milenios de edad. El primer uso de esta maravillosa tecnología se remonta al 7o. siglo aC.

Inicio del uso de la energía solar

Una lupa que se utiliza para concentrar los rayos del sol para hacer fuego. Y te gustaría saber ¿cuál fue el propósito de hacer lo anterior? Fue para quemar hormigas! Ahora, esto prueba el refrán La necesidad es la madre de la invención. Así es como el hombre comenzó a utilizar esta fuente de energía masiva, tal vez, en principio, un propósito trivial. Desde entonces, los científicos e innovadores han hecho muchos intentos de hacer uso de esta inmensa energía del sol en diferentes ámbitos de la vida. De hecho, muchos lograron inventar unos dispositivos muy útiles también.

Notable desarrollo de la tecnología de células solares

Fue la investigación del físico francés Edmund Becquerel que marcó un hito en el desarrollo de la tecnología de células solares. Esta destacada investigación histórica se produjo en el año 1939, cuando Becquerel que sólo contaba con 19 años de edad. Un día, cuando estaba trabajando en un experimento con una celda electrolítica, descubrió el efecto fotovoltaico por primera vez. La celda electrolítica se compone de dos electrodos de metal. Cuando Becquerel colocó esta célula en una solución electrolítica y la expuso a un poco de luz, se dio cuenta del efecto fotovoltaico. También se dio cuenta que a medida que la intensidad de la luz aumentaba, el efecto fotovoltaico o corriente eléctrica también aumentaron. Así, este fue un avance a principios de la invención de una célula solar.

Efecto fotovoltaico y el selenio en la célula

Es realmente divertido saber cómo el selenio llegó a estar vinculado con el efecto fotovoltaico. Este incidente ocurrió en algún momento de la década de 1860. Willoughby Smith, un ingeniero eléctrico, estaba probando las líneas telegráficas submarinas para verificar los fallos. Estaba usando selenio para este propósito. Mientras estaba haciendo su trabajo, notó un efecto extraño: Cuando el selenio se expone a la luz, la electricidad viaja bien a través de él mientras que no lo hizo cuando el selenio se mantuvo en la oscuridad. Por lo tanto, fue Smith quien descubrió accidentalmente que la electricidad podía pasar a través de selenio muy bien.

Más tarde, en 1876, WG Adams y RE un día trabajaron en este aspecto y se observó el mismo efecto en selenio solidificado. Ellos demostraron que la energía del sol crea un flujo de electricidad en el selenio. Además, también publicaron un artículo sobre la célula de selenio. Después de estos dos, varios científicos trabajaron en esto para entender más sobre el selenio y el efecto fotovoltaico.

¿Cómo se logró construir la primera célula fotovoltaica?

Fue el inventor estadounidense Charles Fritts el que construyó la primera célula solar genuina. La construyó mediante la colocación de una capa de selenio sobre una placa de metal y lo cubrió con una fina capa de oro. A pesar de esto, la celda tenía sólo alrededor de 1% de eficiencia, que era un buen comienzo y ha demostrado ser útil en el desarrollo de los primeros sensores de luz utilizados en las cámaras.

A pesar que un par de científicos tenían curiosidad acerca de esta invención, la mayoría de los científicos le prestaron poca atención. Habiendo sabido que sólo los materiales negros capturan la energía térmica del sol, no fueron capaces de encontrar una célula que no dependiera del color negro para utilizar la luz del sol para producir electricidad. Tal vez, era muy poco su conocimiento sobre la energía solar. En aquellos tiempos, había mejores tecnologías para generar electricidad, la tecnología fotovoltaica no logró atraer a las masas. De hecho, en términos modernos, fue un fracaso.

Fue Albert Einstein quien hizo un gran avance en el desarrollo de la tecnología de la energía solar. Dedicó tiempo para entender cómo la luz podría generar electricidad. Einstein derribó a todos con su excelente explicación. Explicó que la luz estaba hecha de pequeños paquetes de energía llamados fotones. También explicó cómo los fotones se mueven como las olas al pasar veloces juntos. Einstein propuso que estos fotones son más potentes a la luz ultravioleta que, a la luz normal que podemos ver. Asimismo, añadió que estos fotones tienen suficiente energía para golpear los electrones sueltos de algunos materiales como el silicio y el selenio. Al eliminarse, los electrones libres se mueven a través de cables como corriente una eléctrica o electricidad. Después de probar estas ideas, muchos científicos estaban convencidos. Fue por estas ideas que Einstein ganó el Premio Nobel. Por lo tanto, todo el mérito es de Einstein que allanó el camino para que los futuros científicos hicieran la tecnología fotovoltaica o células fotovoltaicas más eficiente.

A finales de la década de 1800 hasta la década de 1920, el petróleo y el gas son las opciones más baratas para generar electricidad. Así, durante este periodo, no había mucho interés mostrado en la energía solar. Sin embargo, algunos científicos no perdieron la esperanza y se mantvieron haciendo su mejor esfuerzo para encontrar una manera de utilizar la energía solar para generar electricidad.

problemas con las células fotovoltaicas

En 1931, un científico alemán llamado Bruno Lange tuvo éxito en la construcción de un panel solar de selenio. Desafortunadamente, Lange también enfrentó los mismos problemas que Fritts. La cantidad de electricidad generada a través de este panel solar era demasiado baja y por lo tanto no era muy útil. Además, las células de selenio también fallaron al durar mucho tiempo en la luz solar intensa. Estos inconvenientes hicieron que los expertos consideran que las células fotovoltaicas no pueden servir como una buena manera de producir electricidad. Los próximos diez años, el concepto fue casi enterrado. Sin embargo, en la década de 1940, la gente volvió a interesarse en la generación de electricidad solar.

El uso de silicio, un gran avance

Fue en la década de 1950 que la idea empujó con toda su fuerza, y esta vez, de una manera diferente y exitosa. A principios de la década de 1950, Calvin Fuller y Gerald Pearson estaban trabajando en la mejora de los transistores de silicio para dispositivos eléctricos en los Laboratorios Bell, EE.UU. Accidentalmente, se creó una célula fotovoltaica que producía energía eléctrica cuando se colocaba en la luz. La célula que crearon se hizo de dos tipos diferentes de silicio. Durante el mismo período de tiempo, otro científico de Bell, Daryl Chapin estaba tratando de hacer avances en el empleo de células de selenio para generar electricidad. Bueno, no fue tan exitoso en sus esfuerzos. Entonces, un buen día, Pearson pasó a hablar de su accidental célula fotovoltaica de silicio con Chapin. Chapin estaba muy emocionado y empezó a trabajar en ella de inmediato.

El último descubrimiento de las células solares de silicio eficientes

Los científicos de Bell se divertían en la nueva idea de que las células fotovoltaicas de silicio son capaces de producir cinco veces más electricidad que las células fotovoltaicas de selenio. Tres de ellos pasaron un año completo experimentando con las células de silicio con el fin de producir electricidad suficiente para hacer que estas células fueran realmente útiles. Por fin, después de enfrentarse a una gran cantidad de decepciones, hicieron su camino al éxito. Consiguieron que al mezclar pequeñas cantidades de productos químicos diferentes en láminas de cristal de silicio. Esta célula solar de silicio que inventaron fue capaz de convertir directamente la luz solar en electricidad suficiente para hacer funcionar los equipos eléctricos. Estas células solares de silicio eran aproximadamente 50 veces más eficaces que las células de selenio descubiertas dos décadas anteriores. Por lo tanto, las células solares de silicio llegaron a existir.

Fuente original(en inglés): Solar Cell - Invention History & Story - From Selenium to Silicon
Fragmento del texto original en inglés:
A magnifying glass was used to concentrate the sun's rays to make fire. And would you like to know what the purpose of making this fire was? You may never guess it right.It was to burn ants Now, that proves the saying Necessity is the mother of invention. So, this was how man started using this massive energy source to serve, perhaps, a trivial purpose. Since then, scientists and innovators have made a lot of attempts to make use of this immense energy from the sun in various walks of life. In fact, many succeeded in inventing quite a few useful devices as well.


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