Son los más avanzados de todos los convertidores de energía cuántica y constituyen el más prometedor camino hacia la potencia electro-solar.
Se produce fundamentalmente por fotoemisión que posee un umbral inferior a la absorción de fotones y la luz pasa a ser electricidad sin pasar antes por otros trámites, como en los colectores anteriores. Además de las células fotovoltaicas existen otras, pero la fotovoltaica es la única que posee una absorción óptica muy alta y una resistencia eléctrica los suficientemente baja como para poder convertir la energía solar en energía útil de forma económica.
Gracias a que hay una amplia elección de semiconductores con el intervalo apropiado de absorción espectral, es posible seleccionar un material idóneo que abarque todo el espectro solar. Éstos semiconductores se hacen juntando partes positivas y negativas de silicio, que actualmente es el que más rinde.
Todas las células solares actuales tienen en común tres características:
1. Un absorbente óptico que convierte los fotones en pares electrón-hueco.
2. Un campo eléctrico interno que separe estas cargas.
3. Contactos en los extremos del semiconductor para la conexión con una carga externa.
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