El descubrimiento del efecto fotovoltaico, base de funcionamiento de las células solares, se remonta al siglo XIX, cuando H. Becquerel lo describió en 1839. Trabajando en el laboratorio de su padre cuando tenía diecinueve años, generó electricidad al iluminar un electrodo con diferentes tipos de luz, incluida la luz solar, al sumergirlo en un electrolito que tenía diluida un pequeña concentración de ácido nítrico, y observó que, si uno de los electrodos se iluminaba con luz solar, se generaba una diferencia de potencial entre los electrodos; fue la primera comunicación del conocido como efecto fotovoltaico (aunque no en un sólido), base del funcionamiento de las células solares modernas.
El siguiente hecho significativo surgió al estudiar el fenómeno de la fotoconductividad en el selenio. Al investigar este efecto, Adams y Day (1877) notaron una anomalía que pensaban que podría explicarse por la generación de voltajes internos. Investigaron esta anomalía con más cuidado utilizando muestras, como se aprecia a continuación. Situaron contactos de platino en los extremos opuestos de pequeños cilindros de selenio amorfo. El objetivo del experimento realizado por Adams y Day era comprobar si sería posible inducir una corriente en el selenio simplemente por la acción de la luz, como en efecto, así ocurrió. Su experiencia se muestra en la siguiente figura:
Física cuántica y Albert Einstein
Su experiencia fue la primera demostración del efecto fotoconductor en una muestra de material sólido, aunque tuvieron que pasar varias décadas antes de que esos resultados tuvieran una explicación satisfactoria. Ésta llegaría con el advenimiento de la física cuántica a comienzos del siglo XX y las investigaciones de A. Einstein para explicar el fenómeno, trabajo que le valió el Premio Nobel de Física del año 1921.
Con todo y con eso, el efecto fotovoltaico no pasó de ser una rara curiosidad científica durante la primera mitad del siglo XX. Hubo que esperar hasta 1954 para que se fabricara la primera célula solar de silicio, a manos de los científicos D. M. Chapin, C. S. Fuller y G. L. Pearson, de los laboratorios Bell Telephone (EEUU). Tras su presentación pública, el diario The New York Times, en su número de 26 de abril de 1954, hizo el siguiente comentario sobre la invención de la célula solar, de carácter auténticamente premonitorio:
“Puede marcar el comienzo de una nueva era, permitiendo la realización de uno de los sueños más queridos por la humanidad: el aprovechamiento de la energía ilimitada del sol para los usos de la civilización”.
La carrera espacial, estímulo de la energía solar fotovoltaica
Un año más tarde ciertas industrias, impulsadas por el comienzo del programa espacial estadounidense, recibieron el encargo de producir células solares para aplicaciones espaciales. La empresa Hoffman Electronic fue la primera en fabricar estos dispositivos comercialmente, aunque con una eficiencia de conversión muy baja, de sólo el 3%.
En 1958 se lanzó al espacio el satélite Vanguard-I, primero que utilizó células solares como fuente de energía y que estaría operativo durante ocho años. Se muestra en la imagen:
En los satélites artificiales y en los vehículos tripulados con los que el hombre llegó a la Luna en 1969, se necesitaban baterías de energía eléctrica autónomas, ligeras y fiables y las células solares reunían todos estos requisitos. Aunque la electricidad obtenida con estos dispositivos era carísima (del orden de 100 euros/kWh, con precios actualizados al momento presente), el coste que representaban las baterías fabricadas con las células solares era muy bajo en comparación con el resto de los componentes de los vehículos espaciales.
Pasarían de nuevo varias décadas hasta que la energía solar fotovoltaica recibiera un nuevo impulso, tal y como detallaré en el siguiente post.
Excelente post!! Breve y consiso pero no por eso ameno y muy informativo!!! Gracias por esfuerzo de enseñar a los bisoños en estos temas!!!!