En un sistema fotovoltaico, las celdas solares son las que se encargan de captar la radiación solar y transformarla en electricidad. Estas celdas solares se integran en paneles solares y en términos generales, desempeñan la misma función. Sin embargo, no todas son iguales y se distinguen diferentes tipos que se diferencian entre sí por su composición y por el nivel de rendimiento que ofrecen dentro de un sistema fotovoltaico.
Según su composición, las celdas fotovoltaicas se pueden catalogar en monocristalinas, policristalinas y amorfas.
Por un lado, las celdas monocristalinas se obtienen al cortar un cristal de silicio en forma circular u octagonal. Como el corte se hace en una sola pieza, es bastante caro producirlas pero son el tipo de celdas más eficiente que existe hoy en día y son suaves al tacto.
Las celdas policristalinas también están hechas de silicio pero no se obtienen de un solo corte, sino de un conjunto de partículas cristalizadas de silicio; su producción es menos costosa pero resultan menos eficientes que las monocristalinas y se tienen que montar sobre marcos rígidos para protegerlas del deterioro.
Finalmente las celdas amorfas se fabrican con silicio no cristalizado sobre una base que puede ser de diferentes materiales. Fabricar este tipo de celdas resulta más económico pero también son menos eficientes y presentan una reducción de potencia con el tiempo, algo que se nota sobre todo cuando se comienza a utilizar la celda pero después de cierto tiempo de uso su potencia se estabiliza y su reducción es menor.
Las celdas solares monocristalinas y policristalinas son más gruesas, rígidas y pesadas que las amorfas, las que pueden ser ligeras y flexibles según el tipo de material sobre el que se monte la capa de silicio amorfo que se emplea para su fabricación.
La anterior es la clasificación general que se puede aplicar a cualquier tipo de celda fotovoltaica. Sin embargo, también se pueden catalogar según la generación a la que pertenecen. Gracias a la continua investigación en el campo de energías renovables cada determinado tiempo se han creado diferentes tipos de células solares que presentan distintos niveles de eficiencia, esto por los materiales y diseños que se emplean para su fabricación.
Las celdas solares de primera generación son conocidas como celdas en oblea pues en su diseño se emplean discos delgados de silicio que se asemejan en forma a una oblea. Este tipo de celdas se fabrican por un proceso de difusión y en los discos que las componen se colocan contactos eléctricos en ambas caras que generan un campo eléctrico. El campo eléctrico generado en los discos produce la energía que posteriormente es recolectada por un electrodo que recubre la cara de la oblea de silicio que esté expuesta a la radiación solar. Actualmente esta primera generación de celdas son las que se emplean en la producción comercial de paneles fotovoltaicos y las encontramos en los sistemas diseñados para autoconsumo.
Para la segunda generación de celdas solares también se usan obleas de silicio pero su funcionamiento está basado en los depósitos epitaxiales. Es decir, una de las caras de la oblea de silicio contiene una capa delgada de silicio con propiedades semiconductoras. Fabricar una celda solar de segunda generación resulta más costoso debido a los materiales utilizados para hacer la película semiconductora. Las aplicaciones de la segunda generación son más especializadas e incluso son empleadas en el espacio exterior.
En la fabricación de celdas de tercera generación se emplean dispositivos semiconductores, nanotubos de carbono, nanocristales, polímeros, tintas sensibilizadas y células fotoelectroquímicas. Estas celdas tienen aplicaciones tanto terrestres como espaciales y por el tipo de materiales que implica su fabricación son bastante costosas. La cuarta generación de células solares es de tipo híbrido y para mejorar el rendimiento de los sistemas en los que se utilicen se fabrica con materiales orgánicos en combinación con inorgánicos.
En todas las celdas fotovoltaicas que acabamos de describir, la electricidad se genera gracias a un campo eléctrico permanente que se forma en las celdas por la manera en que están diseñadas y por los materiales empleados en su fabricación. Debido a la diferencia de potencia en este campo, al momento en que los fotones de la radiación solar entran en contacto con la superficie de las celdas, las penetran y comienzan a fluir siempre en el mismo sentido a través del material, lo que produce corriente eléctrica continua. Como la mayoría de las instalaciones y equipos eléctricos requieren de corriente alterna para funcionar, los sistemas fotovoltaicos están equipados con inversores eléctricos que, al interrumpir el flujo de la corriente continua la suavizan y transforman en corriente alterna.