Vamos a mencionar dos tipos de interacción: el fotoeléctrico externo y el efecto fotovoltaico. El primero de ellos consiste en la liberación de electrones de la superficie de los metales, al chocar con dicha superficie fotones de suficiente energía, dando lugar a una corriente eléctrica denominada fotoeléctrica. Las células que llevan este nombre se basan en este efecto.
Para nosotros es mucho más ventajoso y aprovechable el llamado efecto fotovoltaico con el que se consigue más cantidad de energía que con el fotoeléctrico y es mucho más rentable. Los materiales llamados semiconductores pueden generar fuerza electromotriz con la cual podemos producir energía eléctrica.
Algunos son elementos químicos puros, como son el Silicio, Boro, Selenio, etc. y otros son compuestos químicos, como por ejemplo, el Arseniuro de galio, CIS, etc.
Existen dos tipos de semiconductores: los denominados de tipo N y los de tipo P. Los de tipo N tienen un exceso de electrones y los de tipo P un exceso de “huecos”. Si ponemos en contacto los dos tipos de semiconductores se crea una unión P-N, que tiene unas propiedades específicas.
El dopado de un semiconductor consiste en añadir impurezas, dependiendo de las cuales obtendremos un semiconductor tipo N, si la impureza es Fósforo (P-Si), o de tipo P, si las impurezas son de Aluminio (Al-Si).
En la superficie común de separación se dispersan los electrones que hay en el semiconductor N con el semiconductor P, no habiendo una diferencia de ellos en esa zona muy clara, penetrando un poco al otro lado de dicha frontera. Esta difusión de electrones y huecos hace que el semiconductor N se cargue positivamente y el P negativamente creándose una diferencia de potencial de algunas décimas de voltio la cual da lugar a un campo eléctrico que restablece el equilibrio, evitándose que continúe el flujo de los portadores.
Si incide luz sobre la zona de unión, los fotones van a liberar electrones adicionales al mismo tiempo que dejan huecos en su lugar. Estos pares electrónhueco, debido al campo eléctrico generado en la unión, adquieren movimiento y se pueden recoger con la ayuda de un conductor, apareciendo una corriente eléctrica que cesará en cuanto se suprima la incidencia de luz.
Las células fotovoltaicas suministran un voltaje proporcional a la intensidad de la radiación incidente, aunque no son capaces de aprovechar todas las longitudes de onda de la misma que les llegan. Según el material, tendremos una u otra efectividad, variando para el Silicio entre los 3.000 y los 11.000 Angstrom con un máximo de eficacia en torno a 8.000 Angstrom.
1 Å (Angstrom) = 10 a la menos 10 metros.
