Una célula solar, también conocida como célula fotovoltaica, es el nombre que se le da a un dispositivo de captura de energía. Absorbe la luz solar y la transforma en electricidad mediante el efecto fotovoltaico. Estas células han evolucionado dramáticamente desde su creación y, en los últimos años, se han logrado avances particularmente importantes en esta tecnología.
De manera más simple, una celda solar funciona absorbiendo la luz solar. Los fotones de la luz entran en el panel y son absorbidos por algún tipo de material semiconductor. La mayoría de los actuales están hechos de silicio, aunque se están experimentando con otras sustancias como semiconductores para hacerlos más rentables y respetuosos con el medio ambiente. Luego, los electrones se liberan de su átomo anfitrión y se mueven libremente como electricidad. Desde la celda solar, esta electricidad pasa a través de una matriz más grande, donde se convierte en electricidad de corriente continua (CC), que luego puede convertirse en corriente alterna (CA).
El efecto fotovoltaico se presentó por primera vez a principios del siglo XIX. En la década de 19, la idea se puso en práctica en la creación de la primera célula solar, hecha con selenio como semiconductor. El primero tenía una eficiencia de alrededor del 1880%, lo que significa que logró capturar el 1% de la energía solar total que golpeó la celda.
En 1954, Bell Labs descubrió que el silicio podía modificarse ligeramente para hacerlo increíblemente fotosensible. Esto condujo a la revolución moderna de las células fotovoltaicas, con las primeras células de silicio operando con una eficiencia de alrededor del 6%. En 1958, se lanzó un satélite, el Vanguard 1, con ellos como fuente de energía. Esto permitió que el satélite permaneciera en órbita geosincrónica indefinidamente, ya que no dependía de una cantidad finita de combustible.
Durante las décadas de 1970 y 1980, la tecnología solar continuó mejorando. Para 1988, se estaban produciendo en masa que eran capaces de un 17% de eficiencia, y al final de la década, los hechos de arseniuro de galio y silicio habían superado el 20% de eficiencia. A fines de la década de 1980, también apareció un nuevo tipo de tecnología, que usaba lentes para concentrar la luz solar en una sola celda. Esta alta densidad de energía permitió eficiencias de hasta un 37% en ese momento.
Hay tres clasificaciones principales de células solares, denominadas «generaciones» debido al momento en que aparecieron las tecnologías. Una célula de primera generación es lo que la mayoría de la gente piensa cuando piensa en esta tecnología. Representan alrededor del 90% de las células solares del mundo y tienen una eficiencia máxima teórica de alrededor del 33%.
Una celda solar de segunda generación está diseñada para ser sustancialmente más barata y más fácil de producir. Utilizando tecnologías como la galvanoplastia y la deposición de vapor, las de segunda generación se pueden producir en masa a un precio relativamente bajo. Por lo general, son solo una película delgada de algún tipo de material, como silicio amorfo o telururo de cadmio, aplicada en una hoja muy delgada a un material como cerámica o vidrio.
Las células de tercera generación toman la tecnología de segunda generación y tratan de mejorar en gran medida su eficiencia. Estas son las tecnologías de vanguardia, que prueban nuevos métodos de concentración, utilizan calor adicional para aumentar el voltaje generado y otras tecnologías para trabajar hacia eficiencias objetivo en el rango del 30% al 60%.