¿Cómo funcionan los calentadores solares?

Los calentadores solares funcionan gracias a la cantidad de energía que entrega el dispositivo fotovoltaico.

Entender el modo de operación de un calentador solar no es tan complicado como quizás pudiera parecer, pero para comprenderlo más fácilmente el funcionamiento de una célula fotovoltaica, es necesario tomar en cuenta la naturaleza misma del material del cual está construida así como también la naturaleza de la luz del sol.

Las celdas solares se encuentran formadas por dos distintos tipos de material, los cuales comúnmente son silicio tipo p y silicio tipo n. La luz de ciertas ondas longitudinales son capaces de ionizar los átomos en el silicio y el campo interno producido por la unión que separa algunas “agujeros” (cargas positivas) de los electrones (cargas negativas) que se encuentran en el interior del dispositivo fotovoltaico.

Estos agujeros se mueven hacia la capa positiva o también llamada capa tipo p, mientras que los electrones presentan un desplazamiento hacia la capa negativa o capa tipo n. A pesar de la atracción natural que existe entre estas dos cargas opuestas, la mayoría de ellas únicamente son capaces de recombinarse al pasar a través de un circuito externo ubicado fuera del material debido a la barrera de energía potencial interna. Por lo tanto, si se elabora un circuito se puede producir una corriente pariendo de las celdas iluminadas ya que los electrones libres deben pasar a través del circuito para recombinarse con los agujeros positivos.

Los calentadores solares funcionan gracias a la cantidad de energía que entrega el dispositivo fotovoltaico, determinada por: área y tipo del material; intensidad de la luz solar; y la longitud de onda de la luz solar.

Por ejemplo:

Las celdas solares que contienen silicio monocristalino no son capaces de convertir más del 25% del total de energía solar que reciben en electricidad, debido a que la radiación en la energía infrarroja del espectro electromagnético no cuenta con suficiente energía para separar las cargas positivas de las negativas en el material.

Una importante característica de las celdas fotovoltaicas es que el voltaje de la célula no depende directamente de su tamaño, y además sigue siendo bastante constante independientemente del cambio de intensidad de luz. En cambio, la corriente en un dispositivo es casi directamente proporcional a la intensidad de la luz y el tamaño

La potencia final, es decir, la que entrega una célula solar, es capaz de ser aumentada de manera muy eficaz mediante la utilización de un mecanismo de seguimiento que conserve el dispositivo fotovoltaico directamente frente al sol, o concentrando la luz solar mediante el empleo de lentes o espejos. Sin embargo, este proceso es limitado debido a la complejidad de los mecanismos, además de la necesidad de refrescar las celdas. La corriente es relativamente estable inclusive a elevadas temperaturas, pero esta condición reduce el voltaje, lo que a su vez lleva a una caída de potencia provocada por el incremento en la temperatura de la célula.