La celda o célula fotovoltaica es uno de los elementos básicos de la energía solar y nació en la oscuridad de los laboratorios del siglo XIX, se perfeccionó en el siglo XX y hoy en día es parte de avances tales como aviones solares que le dan la vuelta al mundo o de instalaciones capaces de proveer luz eléctrica a un país entero a partir de los rayos del Sol. La celda solar es, en sí, un dispositivo que transforma la energía lumínica en energía eléctrica mediante el efecto fotoeléctrico.

El efecto fotoeléctrico fue descubierto, en 1887, por Heinrich Hertz, al observar que el arco que salta entre dos electrodos conectados a alta tensión alcanza distancias mayores cuando se ilumina con luz ultravioleta que cuando se deja en la oscuridad. Una explicación más aterrizada de este concepto fue elaborada por Albert Einstein, quien propuso una nueva teoría cuántica de la luz y explicó el efecto fotoeléctrico en 1905, en un estudio llamado “Heurística de la generación y conversión de la luz”, con el cual ganó el Premio Nobel de Física en 1921.

Pero varios años antes, en 1839, este fenómeno eléctrico fue experimentado por primera vez por el físico francés Edmond Becquerel, quien construyó la primera celda fotovoltaica experimental de la historia, mientras trabajaba en una pila electrolítica con electrodos de platino, y comprobó que la corriente subía en uno de los electrodos cuando éste se exponía al Sol. El siguiente paso se dio en 1873, cuando el ingeniero eléctrico Willoughby Smith describió el efecto fotovoltaico de una celda de selenio en un ensayo titulado “Efecto de luz en selenio durante el paso de una corriente eléctrica”, que fue publicado en la revista Nature.

Esto abrió el camino para que Charles Fritts construyera la primera celda fotovoltaica sólida en 1883, hecha de selenio con una capa de oro. Tenía una eficiencia de apenas el 1%. “Esta celda”, reportó Fritts, “produce una corriente que es continua, constante y de una fuerza considerable… no sólo por la exposición a la luz solar, sino también por la luz difusa del día e incluso por la luz de la lámpara”.

Estos científicos sabían que sus descubrimientos eran importantes, pero quizá nunca imaginaron los alcances que tendría esa pequeña y oscura superficie de selenio.

Llegado el siglo XX, gracias a los hallazgos de Einstein y otros científicos que mejoraron el dispositivo con silicio, en 1954 se desarrolló la primera celda fotovoltaica funcional y comercializable, en los Laboratorios Bell. El silicio hizo que las celdas tuvieran una eficiencia del 6%. Es probable que la celda fuera en esos momentos un gadget curioso, pero nada más. Cuando el mundo entendió que las celdas solares eran un gran invento fue el día en que se lanzó al espacio el satélite Vanguard I, en 1958, el primero en utilizar celdas solares para abastecerse de energía. Luego, en los años 60, llegaron los primeros automóviles con paneles solares, “capaces de moverse sólo con la luz del Sol”.

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Desde entonces se han diseñado diversos modelos de paneles solares (compuestos por celdas solares) de diferentes elementos minerales, como silicio monocristalino y policristalino, silicio amorfo y arseniuro de galio, entre muchos otros, cuya eficiencia energética es cada vez mayor. En 2007, la Universidad de Delaware aseguró que había alcanzado un récord mundial en la tecnología de celdas solares al lograr una eficiencia del 42.8%; sin embargo, esa técnica aún no es comercializable.

En mayo de este año, científicos de la Universidad de New South Wales, en Australia, afirmaron haber desarrollado celdas solares con una eficiencia del 34.5%, cuyo método es viable para su fabricación y comercialización.

Sería interesante saber qué diría hoy Edmond Becquerel al conocer las dimensiones que alcanzó su invento de 1839.

Fuentes:
https://www1.eere.energy.gov/
http://www.popsci.com/
http://newsroom.unsw.edu.au/
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