Efecto fotovoltaico: ¿qué es y cómo te puede beneficiar?
El efecto fotovoltaico es el proceso por el que una célula solar convierte la luz solar en electricidad.
La energía solar fotovoltaica es un tipo de energía renovable con un gran potencial en nuestro país. Esto es gracias al número de horas de radiación solar de las que disfrutamos cada año.
Tiene muchas ventajas bien conocidas. Una de las más significativas es que, a diferencia de otras fuentes de energía cuyas reservas son finitas y localizadas (como el carbón, el gas, el petróleo o la energía nuclear), la energía del sol es inagotable y está disponible en todo el mundo.
Estas características hacen de la energía fotovoltaica una excelente opción para conseguir un sistema energético sostenible y respetuoso con el medio ambiente, al tiempo que permite un desarrollo continuo sin poner en peligro las necesidades energéticas de las generaciones futuras. Esto se consigue, en gran medida, mediante el uso de instalaciones solares de autoconsumo.
En Cambio Energético somos especialistas en energías renovables y autoconsumo fotovoltaico. Por lo que si tienes alguna duda al respecto, contacta con nosotros.
En este artículo te explicamos que es el efecto fotovoltaico, cómo funciona y cuáles son los beneficios que ofrece.
- 1 ¿Qué es el efecto fotovoltaico?
- 2 ¿Cómo funciona el efecto fotovoltaico?
- 3 Beneficios y limitaciones del efecto fotovoltaico
- 4 Tipos de células fotovoltaicas según su tecnología
- 5 El límite de Shockley-Queisser: la barrera física del silicio convencional
- 6 Perovskita y células tándem: el salto más allá del límite
- 7 Del efecto fotovoltaico al kilovatio-hora: el sistema completo
- 8 Aplicaciones del efecto fotovoltaico en el sector energético actual
- 9 Un fenómeno de 1839 que mueve la transición energética del siglo XXI
¿Qué es el efecto fotovoltaico?
El efecto fotovoltaico es el fenómeno físico mediante el cual ciertos materiales semiconductores generan una diferencia de potencial eléctrico —y, con ella, corriente eléctrica— cuando son expuestos a radiación luminosa. Dicho de otro modo: la luz entra, la electricidad sale.
No se trata de magia ni de una tecnología especialmente reciente. El primer registro del fenómeno data de 1839, cuando el físico francés Alexandre-Edmond Becquerel observó que determinados electrolitos producían tensión eléctrica al ser iluminados. Sin embargo, la explicación teórica tuvo que esperar más de medio siglo: fue Albert Einstein quien, en 1905, describió matemáticamente el efecto fotoeléctrico —base conceptual del fotovoltaico— en el artículo que le valdría el Premio Nobel de Física en 1921.
El efecto fotovoltaico está íntimamente relacionado con el efecto fotoeléctrico, pero no es lo mismo. El segundo describe la liberación de electrones de un material al recibir radiación; el primero es una consecuencia aplicada de ese fenómeno dentro de una estructura semiconductora que convierte ese movimiento de cargas en corriente eléctrica utilizable.
La aplicación práctica del efecto fotovoltaico no llegó hasta 1954, cuando los Laboratorios Bell desarrollaron la primera célula solar de silicio con una eficiencia suficiente para abrir la puerta a usos reales. Desde entonces, la trayectoria ha sido imparable.
Pero, veamos más detenidamente cómo se produce el efecto fotovoltaico.
¿Cómo funciona el efecto fotovoltaico?
Como decíamos, el efecto fotovoltaico convierte la radiación solar en electricidad. Este efecto se produce en las células solares, compuestas por dos tipos diferentes de semiconductores (tipo-p y tipo-n), que se unen para crear una unión p-n.
Cuando la luz de una longitud de onda adecuada incide sobre estas células, la energía del fotón se transfiere a un átomo del material semiconductor en la unión p-n, liberando electrones que circulan de forma continua por todo este material. Cuando se crea un electrón, ese átomo deja un espacio a la espera de ser llenado, produciendo lo que conocemos como cargas eléctricas.
Al unir estos dos tipos de semiconductores (p y n), se forma un campo eléctrico en la región de la unión a medida que los electrones se mueven hacia el lado p (positivo) y los huecos se mueven hacia el lado n (negativo).
Cuando las cargas eléctricas se producen continuamente, podemos extraerlas y usarlas para nuestro beneficio. Sin embargo, para que esto suceda debe existir, como decíamos, un campo eléctrico con polaridad continua que distribuirá los electrones en sentido contrario a los huecos que van apareciendo, generando así el movimiento o corriente eléctrica.
Beneficios y limitaciones del efecto fotovoltaico
El principal beneficio que ofrece el efecto fotovoltaico es la generación de electricidad en corriente continua que podrás transformar en corriente alterna para hacer funcionar los equipos eléctricos de tu casa o empresa.
Para que el efecto fotovoltaico sea funcionalmente eficaz, las células solares fotovoltaicas deben disponerse en filas secuenciales a lo largo de los paneles solares. Es decir, estas células no funcionan individualmente; se conectan entre sí para crear módulos o bloques básicos que, a su vez, forman las placas solares y permiten alcanzar la tensión suficiente para generar electricidad.
Sin embargo, no todos los fotones son capaces de proporcionar la energía necesaria para liberar un electrón. El efecto fotovoltaico sólo se produce cuando un fotón que proporciona suficiente energía cinética entra en contacto con el material y, al penetrar en este, choca con otro electrón, creando así un “hueco electrónico”. Esto significa que algunos fotones pierden parte de su energía, no llegan directamente al panel y no pueden completar este proceso.
Es por esto que el efecto fotovoltaico difiere, dependiendo de si los paneles reciben la radiación solar directa o indirectamente. También explica la eficiencia de una placa solar y por qué los paneles solares no pueden convertir en electricidad toda la luz que reciben.
Tipos de células fotovoltaicas según su tecnología
No toda célula solar es igual. La elección del material semiconductor y la arquitectura de fabricación determinan tanto la eficiencia como el coste y la durabilidad del dispositivo.
Es la tecnología dominante en el mercado residencial e industrial. Se fabrica a partir de un único cristal de silicio de alta pureza, lo que permite una estructura atómica extremadamente ordenada y, por tanto, una movilidad electrónica muy eficiente.
Los módulos comerciales actuales basados en silicio monocristalino —especialmente con arquitecturas PERC, TOPCon e IBC— alcanzan eficiencias en torno al 22-24%. Son los paneles que se instalan en la inmensa mayoría de proyectos de autoconsumo y grandes parques fotovoltaicos hoy en día.
Fabricado a partir de varios cristales de silicio fundido y solidificado, tiene una estructura granular que introduce más recombinaciones y reduce la eficiencia respecto al monocristalino. Su coste de producción es menor, aunque en los últimos años el monocristalino ha reducido tanto su precio que la ventaja económica del poli-Si se ha difuminado considerablemente.
Tecnologías como el telururo de cadmio (CdTe), el CIGS (cobre-indio-galio-selenio) o el silicio amorfo depositan capas semiconductoras ultradelgadas sobre sustratos flexibles o de vidrio. Sus eficiencias son generalmente inferiores al silicio cristalino, pero compensan con menor consumo de material, flexibilidad mecánica y menor degradación ante altas temperaturas, lo que las hace atractivas en ciertas aplicaciones de integración en edificios (BIPV) o energía aeroespacial.
Reservadas casi exclusivamente para aplicaciones de concentración solar y tecnología espacial por su elevado coste, las células de arseniuro de galio y las de multiunión apilan varias uniones semiconductoras con diferentes bandgaps para aprovechar distintas franjas del espectro solar simultáneamente. Sus eficiencias en laboratorio superan el 45% bajo concentración luminosa.
El límite de Shockley-Queisser: la barrera física del silicio convencional
Durante décadas, el techo de eficiencia de las células de silicio monocristalino fue una cuestión más teórica que práctica. Hoy es una realidad cotidiana para los ingenieros fotovoltaicos.
En 1961, los físicos William Shockley y Hans-Joachim Queisser calcularon la eficiencia máxima teórica de una célula solar de unión única bajo iluminación estándar (AM1.5): 33,7%. Este límite se conoce como el límite de Shockley-Queisser, y refleja la suma de pérdidas inevitables en cualquier célula de un solo material semiconductor: fotones sub-umbral que no activan electrones, termalización del exceso de energía, recombinación radiativa y pérdidas termodinámicas.
Los mejores paneles comerciales de silicio se mueven hoy entre el 22 y el 24%, lo que revela que todavía existe margen hasta el límite teórico del silicio cristalino (que en la práctica, con todas las pérdidas reales, rondaría el 27-28% como techo realista para células unicapa).
Perovskita y células tándem: el salto más allá del límite
La gran noticia de los últimos años en el sector fotovoltaico no es una mejora marginal del silicio, sino la irrupción de los materiales de perovskita y, sobre todo, de las células tándem perovskita-silicio, que han redibujado los límites teóricos de la tecnología.
Una célula tándem apila dos subcélulas de materiales semiconductores con bandgaps diferentes. La capa superior de perovskita absorbe los fotones de alta energía —luz azul y verde—, mientras que la capa inferior de silicio cristalino captura los fotones de menor energía —luz roja e infrarroja— que atraviesan la primera. Esta arquitectura dual permite cubrir un espectro solar mucho más amplio que una célula simple, minimizando las pérdidas por termalización y por fotones sub-umbral.
El límite teórico para las células tándem de dos uniones alcanza el 43%, muy por encima del 33,7% del silicio convencional.
Los avances en este campo han sido espectaculares en los últimos tres años:
- – En abril de 2025, el fabricante chino LONGi Solar alcanzó una eficiencia del 34,85% en una célula tándem perovskita-silicio de dos terminales, certificada por el Laboratorio Nacional de Energías Renovables de Estados Unidos (NREL). Es el primer resultado certificado que supera el límite de Shockley-Queisser de unión única.
- – JinkoSolar registró un 34,76% con una celda inferior TOPCon en noviembre de 2025.
- – La británica Oxford PV trabaja activamente en la transferencia de esta tecnología del laboratorio a la línea de producción industrial.
El avance técnico que hizo posible el récord de LONGi es una estrategia de pasivación de interfaz en bicapa, combinando fluoruro de litio (LiF) con moléculas de diioduro de etilenodiamina (EDAI), lo que maximiza el transporte de electrones y reduce la recombinación en la unión entre ambos materiales.
Los materiales de perovskita tienen una debilidad estructural frente al calor, la humedad y el oxígeno ambiental, que aceleran su degradación. Frente a la vida útil de 25-30 años estándar para los módulos de silicio comerciales —con una pérdida de eficiencia de entre el 0,4 y el 0,8% anual—, las células de perovskita siguen mostrando una degradación más rápida en condiciones reales. Los encapsulantes autorreparadores son una de las líneas de I+D activas para abordar este problema.
Aplicaciones del efecto fotovoltaico en el sector energético actual
El rango de aplicaciones del efecto fotovoltaico es extraordinariamente amplio, y sigue expandiéndose con el avance de nuevas arquitecturas de célula.
Autoconsumo residencial e industrial: instalaciones de entre 3 y varios centenares de kilovatios pico para reducir la factura eléctrica y aumentar la autonomía energética.
Grandes parques fotovoltaicos (utility-scale): plantas de varias decenas a centenares de megavatios que inyectan electricidad directamente a la red de transporte.
Agrivoltaica: combinación de producción fotovoltaica y actividad agrícola sobre el mismo suelo, con beneficios demostrados para ciertos cultivos en términos de gestión de la temperatura y la evapotranspiración.
Integración en edificios (BIPV): fachadas, ventanas semitransparentes y cubiertas que integran células fotovoltaicas como elemento constructivo.
Aplicaciones espaciales y de movilidad: satélites, vehículos eléctricos con carga solar integrada, embarcaciones y aviones solares.
Electrónica portátil y IoT: cargadores solares, sensores autónomos, relojes y dispositivos de bajo consumo.
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Un fenómeno de 1839 que mueve la transición energética del siglo XXI
El efecto fotovoltaico no es nuevo. Becquerel lo observó hace casi dos siglos, Einstein lo explicó matemáticamente hace más de cien años y Bell Labs demostró su viabilidad práctica hace setenta. Lo que sí es nuevo —y extraordinario— es la velocidad a la que la industria está empujando los límites físicos que durante décadas parecieron inamovibles.
La superación del límite de Shockley-Queisser con células tándem perovskita-silicio en 2025, certificada por el NREL, no solo representa un récord de laboratorio, sino que es una señal de que la siguiente generación de módulos fotovoltaicos comerciales operará con eficiencias notablemente superiores a las actuales, reduciendo aún más el coste normalizado de la energía solar (LCOE) y acelerando su penetración en el sistema eléctrico global.
Esperamos que el artículo te haya aclarado lo que es el efecto fotovoltaico y cómo puede ayudarte a producir tu propia electricidad. Si estás pensando en pasarte al autoconsumo fotovoltaico en tu casa o empresa, contacta con nosotros.
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