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¿PORQUE UNA CELDA SOLAR PRODUCE UNA INACABABLE FUENTE DE ELECTRICIDAD? Para poder entender de que forma trabaja una celda solar, primero debemos comprender lo que sucede dentro de ella a nivel atómico. Si pudiéramos ser lo suficientemente pequeños como para mirar dentro de los blocks de construcción de la materia misma, en un cristal de Silicio veríamos filas y filas de átomos de Silicio, con átomos ocasionales de Boro y Fósforo suspendidos en la red de la estructura cristalina.

Cada átomo contendría un núcleo de partículas y algunos electrones girando a su alrededor con varias órbitas diferentes. Ocasionalmente veríamos algún electrón suelto moviéndose hacia la superficie. Mirando tres de los elementos básicos que se encuentran dentro de una celda solar y comprendiendo como se relacionan entre sí, veremos cómo ésta es capaz de producir electricidad para siempre. Todas las materias, sólidas, líquidas y/o gaseosas están compuestas por átomos. El átomo es la partícula más pequeña en que la materia puede dividirse reteniendo las propiedades de la sustancia. Los átomos son muy pequeños, y son muchos los que forman cada objeto que apreciamos a simple vista. Una celda de Silicio de 4” de diámetro, que pesa aproximadamente 6 gramos, contiene alrededor de: 130.000 x 1018 átomos de Silicio. Se usa el sicilio para hacer celdas solares porque es un semi-conductor; o sea, una sustancia metálica que puede actuar tanto como aislante, como conductor. Si observamos detenidamente un átomo de silicio simplificado, veremos que en su órbita externa tiene 4 electrones. Cuando los átomos de silicio se transforman en una estructura cristalina, comparten sus electrones externos y forman ataduras covalentes con 4 átomos vecinos.

Lo que mantiene a la materia unida es el hecho de compartir electrones externos. Al Silicio se le agregan dos impurezas o “dopantes” para modificar sus propiedades eléctricas. El primero es el Boro, cuyos átomos se congelan, y que tiene sólo 3 electrones en su órbita externa. Unido al Silicio, esto resulta una atadura incompleta para cada átomo de Boro, y genera un lugar que puede aceptar otro electrón. Como a la estructura del cristal le falta un electrón (una partícula de carga negativa) tiene efectivamente una carga positiva. Esta vacante o “hueco” puede moverse de átomo en átomo mientras un electrón cercano salta para llenarlo, dejando un nuevo “hueco” en su lugar. Se mueve en dirección contraria a los electrones, y por lo tanto actúa como una carga positiva en movimiento. Esta estructura de cristal de silicio positiva se llama Silicio Tipo “P”. Al silicio puro se le agrega el boro antes de que se derrita y está presente uniformemente en cada lámina de material.

El otro “dopante” usado en las celdas solares conjuntamente con el silicio es el Fósforo. Los átomos de fósforo penetran en la celda durante el proceso de difusión. Tienen 5 electrones externos para compartir. Después de formar ataduras de 4 electrones compartidos, a cada uno le queda un electrón extra que se separa y se mueve libremente en la estructura del cristal. Esta abundancia de electrones que se mueven libremente, llevando una carga negativa, es la causa de porqué este tipo de silicio se llama Silicio Tipo “P”. El fósforo se implanta solo en una delgada capa externa de la celda durante el proceso de fusión (sólo a una profundidad de 0.000012”) La proximidad de una región de Silicio dopado con fósforo y una región de silicio dopado con boro, da como resultado que los electrones pasan de un lado para el otro. Allí donde termina la región dopada con fósforo y empieza la región dopada con boro es donde se forma la unión P-N. Un electrón libre de un átomo de fósforo pasa a la región dopada con boro y “cae” dejando un “hueco”. Trae consigo una carga negativa y deja una carga positiva. A medida que el proceso continúa, dos regiones de positivo y negativo se forman dentro de la celda justo debajo de la superficie. Este proceso continúa hasta que la región cargada negativamente es lo suficientemente fuerte como para impedir que otros electrones crucen. El valor de equilibrio del campo eléctrico formado por esta separación de cargas es de alrededor de ½ voltio, y está dentro de cada celda, día y noche, para siempre. Se puede pensar en la luz como trillones de pequeños paquetes de energía llamados fotones viajando juntos.

Un fotón de luz solar entra a la celda por la parte de adelante, pasa a través de la capa dopada de fósforo hasta el silicio tipo P dopado de boro. Choca con un electrón en la órbita externa de un átomo de silicio en la parte principal de la lámina. La energía cinética del fotón de luz se transfiere a este electrón, y lo suelta de su conexión. Empieza a moverse por el cristal dejando un “hueco” en el punto que dejó. Se pasea y es llevado al campo eléctrico formado por la uniones P-N. Cuando pase por ésta barrera de potencial, ganará un potencial de energía eléctrica de aproximadamente 0.5 volts y continuará moviéndose hacia la superficie frontal de la celda.

Trillones de fotones golpean la celda por segundo, liberando trillones de electrones. Los electrones energizados emigran hacia la superficie delantera de la celda, donde las líneas de rejilla que hay en la superficie proporcionan un camino de baja resistencia para recogerlas y llevarlas fuera de la celda. Un sistema de alambres de interconexión que conectan la parte frontal de cada celda con la posterior de la siguiente, permite que los electrones pasen por muchas uniones P-N ganando 0.5 volts cada vez.

Si el circuito está conectado a través de una carga (ej.: una lamparita) la energía que los electrones ganaron al pasar por la uniones P-N s usará para hacer un trabajo (crear luz). http://solarsur.8m.com/Celda.htm

Todo sobre los diamantes Autor: Mònica Alicia Ferreyra Curso: 10/10 (1 opinión) |3843 alumnos|Fecha publicación: 06/03/2008 Envía un mensaje al autor

Capítulo 2: Estructura cristalina del diamante Enlaces patrocinadosUNIDEP

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Fue una de las primeras estructuras que se determinaron poco tiempo después de haber interpretado Max von Laue (Premio Nobel de Física en 1914), en 1912 el fenómeno de la difracción de los rayos X por los cristales.

Es importante señalar que la característica fundamental de la estructura del diamante reside en la coordinación tetraédrica de cada átomo de carbono, lo que supone que cada uno de dichos átomos de carbono tiene por vecinos más próximos otros cuatro átomos de carbono situados a una distancia de 1,544 A. (1) 

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Con esta configuración, cada átomo de carbono ocupa el centro de un tetraedro imaginario cuyos vértices están ocupados también por átomos de carbono. El poliedro (que en el diamante es un tetraedro), definido por las líneas que unen los centros de los átomos de carbono, es denominado poliedro de coordinación.

Cualquier forma de atracción que contribuye a que los átomos se unan para formar moléculas suele denominarse enlace químico. Existen varios tipos de enlace, pero en los minerales y en particular en el diamante, el tipo de enlace más importante entre los átomos de carbono es el llamado enlace covalente. La estructura del diamante puede representarse como un desarrollo tridimensional de una red elemental con fuertes enlaces covalentes. Ello explica por que el diamante posee una dureza tan elevada, rayar un diamante presupone romper algunos de estos fuertes enlaces covalentes. Mediante el empleo de un microscopio electrónico de elevado poder de resolución ha sido posible observar imágenes de la estructura cristalina de algunos compuestos.

1 Unidad de medida de longitud empleada para medir longitudes de onda de las diferentes radiaciones del espectro visible y de los rayos X. Un Angstron es igual a 0'0000001 mm 

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0. Presentación 1. Definición 2. Estructura cristalina del diamante 3. Polimorfismo 4. Génesis del diamante 5. Minerales y rocas constituyentes de la kimberlita 6. Procesos de formación del diamante 7. Elementos minoritarios y traza en el diamante 8. Yacimientos diamantíferos 9. Estudio mineralógico y petrográfico de la kimberlita 10. Formación y prospección

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