1. Jose Mario Mata Rivera
Tutor
Mtro. José Guillermo Marreros Vázquez
Abril 2018

2. Ensayo
Introducción
La energía solar fotovoltaica es una fuente de energía que produce electricidad de origen renovable,
empleando una tecnología basada en el efecto fotovoltaico.
La energía fotovoltaica no emite ningún tipo de polución durante su funcionamiento,
contribuyendo a evitar la emisión de gases de efecto invernadero.
Se ha convertido en la tercera fuente de energía renovable más importante en términos de
capacidad instalada a nivel global, después de las energías hidroeléctrica y eólica.
El objetivo de esta investigación es conocer el porqué este tipo de generación de energía se ha
quedado rezagada, ya que desde mucho tiempo se conocer el efecto fotovoltaico, más sin embargo
su aportación a las energías limpias es bajo comparado con la hidráulica y eólica.
Es importante señalar que solo se tratara la Energía Solar Fotovoltaica dejando fuera a la energía
solar térmica, que tiene otro principio de captación de energía.
Nuestro análisis tendrá los siguientes temas
 Qué es la energía solar fotovoltaica
 Beneficios de la energía solar fotovoltaica
 El descubrimiento del efecto fotovoltaico.
 Cómo se genera la energía solar fotovoltaica
 Aplicaciones Energía Solar fotovoltaica
 Situación actual en el Mundo y México
 Innovaciones a la energía solar FV.
 Prospectiva de la Energía Solar Fotovoltaica
Terminando con las Conclusiones
Desarrollo
Qué es la energía solar fotovoltaica

3. La energía solar fotovoltaica es una fuente de energía que produce electricidad de origen renovable,
empleando una tecnología basada en el efecto fotovoltaico. Al incidir la radiación del sol sobre una
de las caras de una célula fotoeléctrica se produce una diferencia de potencial eléctrico entre ambas
caras que hace que los electrones salten de un lugar a otro, generando así corriente eléctrica.
Este tipo de energía se usa principalmente para producir electricidad a gran escala a través de redes
de distribución, aunque también se utiliza a menor escala, como por ejemplo para uso doméstico
en zonas alejadas a las urbanas o semi urbanas, y para aparatos autónomos, abastecer refugios de
montaña o viviendas aisladas de la red eléctrica.
Una de sus desventajas consiste en que su producción depende de la radiación solar, por lo que si
la célula no se encuentra alineada perpendicularmente al Sol se pierde entre un 10-25 % de la
energía incidente. Otra de sus desventajas es la afectación por las condiciones meteorológicas
adversas, como la falta de sol, nubes o la suciedad que se deposita sobre los paneles, por último, el
costo actual de los paneles solares es alto, ya que actualmente la mayoría de ellos se fabrica en
base de silicio.
Otra desventaja es el tiempo de amortización de instalación solar fotovoltaica, actualmente, este
tiempo es de 7 a 9 años, lo que hace inviable para algunos sectores de la población.
Beneficios de la energía solar fotovoltaica
La energía eléctrica generada mediante paneles solares fotovoltaicos es inagotable y no contamina,
por lo que contribuye al desarrollo sostenible. Asimismo, su aprovechamiento es de dos formas
diferentes: puede venderse a la red eléctrica o puede ser consumida a nivel doméstico, por ejemplo,
en lugares aislados donde no existe una red eléctrica convencional.
Es un sistema particularmente adecuado para zonas rurales o aisladas donde el tendido eléctrico
no llega o es dificultosa o costosa su instalación, o para zonas geográficas cuya climatología permite
muchas horas de sol al año.
La vida útil media de los actuales paneles solares es mayor a los 30 años, ha disminuido
considerablemente en los últimos años, a medida que se desarrolla la tecnología fotovoltaica.
Requiere de una inversión inicial y de pequeños gastos de operación, pero, una vez instalado el
sistema fotovoltaico, el combustible es gratuito y de por vida.
El descubrimiento del efecto fotovoltaico.

4. El efecto fotovoltaico fue descubierto por el francés Alexandre
Edmond Bequerel en 1838. Bequerel estaba experimentando
con una pila electrolítica con electrodos de platino cuando
comprobó que la corriente subía en uno de los electrodos
cuando este se exponía al sol, según se indica en "Recherches
sur les effects de la radiation chimique de la lumiere solaire au
moyen des courant electriques" que se encuentra en Comptes
Rendues de l' Academie de Sciences 9, (1839) 561&145.
El siguiente paso se dio en 1873 cuando el ingeniero eléctrico inglés Willoughby Smith descubre el
efecto fotovoltaico en sólidos. En este caso sobre el Selenio.
Pocos años más tarde, en 1877, El inglés William Grylls Adams profesor de Filosofía Natural en la
King College de Londres, junto con su alumno Richard Evans Day, crearon la primera célula
fotovoltaica de selenio.
La posibilidad de una aplicación práctica del fenómeno no llegó sino hasta 1953 cuando Gerald
Pearson de Bell Laboratories, mientras experimentaba con las aplicaciones en la electrónica del
silicio, fabricó casi accidentalmente una célula fotovoltaica basada en este material que resultaba
mucho más eficiente que cualquiera hecha de selenio.
El proceso de obtención de energía del sol es sencillo.
La luz del sol (que está compuesta por fotones) incide
en las células fotovoltaicas de la placa, creándose de
esta forma un campo de electricidad entre las capas.
Así se genera un circuito eléctrico. Cuanto más
intensa sea la luz, mayor será el flujo de electricidad.
Además, no es necesario que haya luz directa, ya que
en días nublados también funciona.
Las células fotoeléctricas transforman la energía solar en electricidad en forma de corriente
continua, y ésta suele transformarse a corriente alterna para poder utilizar los equipos electrónicos
que solemos tener en nuestras casas.

5. Los aparatos donde se encuentran estas células fotovoltaicas
se denominan paneles solares y, para uso personal o familiar,
suelen tener un precio que ronda los 45,000 pesos. Además,
estas instalaciones tienen la ventaja de que no necesitan de un
gran mantenimiento. Eso sí, deben ser instaladas en el lugar
correcto (donde haya muchas horas de sol) y con la colocación
y orientación adecuadas.
Situación actual en el Mundo y México
La Energía Solar FV lidera el camino en la capacidad de generación de energía y se considera una
fuente de nuevos costos competitivos. La energía solar fotovoltaica fue la principal fuente de
suministro adicional del mundo (neto de desmantelamiento) la capacidad de generación de energía
en 2016. La anual el mercado aumentó casi un 50% hasta al menos 75 GWdc, equivalente a más de
31,000 paneles solares instalados cada hora – elevar el total global a por lo menos 303 GWdc. Los
cinco mejores países, liderado por China, representó el 85% de las adiciones. Sin embargo, los
mercados en todos los continentes están contribuyendo significativamente a la globalización
crecimiento, y muchos ven la energía solar fotovoltaica como una fuente de costo competitivo para
aumentar la producción de electricidad y proporcionar acceso a la energía.
Sin embargo, los mercados en la mayoría de los lugares siguen siendo impulsados en gran parte por
las políticas del gobierno.
La presión a la baja sobre los precios ha desafiado a los fabricantes. Pero la disminución de los
gastos de capital y la mejora de la capacidad factores están ayudando a que la energía solar
fotovoltaica sea cada vez más competitiva con fuentes de energía tradicionales, y se establecieron
nuevas ofertas bajas récord en licitaciones en 2016. La caída de los precios y el aumento de la
demanda atrajeron nuevos jugadores en la industria, incluidos los servicios eléctricos y el petróleo
y compañías de gas.

6. “Al menos 17 países tenían suficiente capacidad de energía solar fotovoltaica por año fin de
satisfacer el 2% o más de su demanda de electricidad, y varios los países lograron cuotas
mucho más altas durante 2016, incluida Honduras (9.8%), Italia (7.3%), Grecia (7.2%) y
Alemania (6.4%)”. (Economí­a de la energía, 2017)
China lidera el mundo en capacidades instaladas de energía hidroeléctrica, eólica y solar FV

7. América del Norte: en los Estados Unidos, la energía renovable representó más del 15% de la
generación total de electricidad, frente al 13,7% en 2015. 57; La generación de bio-energía
disminuyó en 2016, pero la electricidad generada por la energía eólica y solar aumentó
sustancialmente
América Latina: los países de la región lograron una alta participación en la generación de
electricidad con energías renovables variables. Por ejemplo, Honduras suministró el 9.8% de su
electricidad con energía solar fotovoltaica, y en Uruguay la energía eólica suministró el 22.8% del
consumo de electricidad en 2016
Los mercados de energía solar fotovoltaica se están expandiendo rápidamente en muchas regiones
del mundo debido a la disminución de los costos y a una variedad de beneficios y oportunidades
que estas tecnologías pueden proporcionar.
Algunos países ya cumplen una parte importante de su demanda de electricidad con estos recursos
renovables variables. Si bien los sistemas de energía siempre tuvieron que acomodarse a la
variabilidad en la oferta y la demanda, la creciente adopción de energías renovables variables (ERV)
está cambiando la forma en que se planean, diseñan y operan los sistemas de energía.
Esto se debe a que la variabilidad de la producción de energía solar y eólica significa que se requiere
más flexibilidad del resto del sistema de energía, incluida la generación de recursos, redes de
distribución e incluso consumidores de electricidad.
En áreas donde la demanda está creciendo (especialmente en las economías en desarrollo), existe
una oportunidad para que los sistemas de energía nuevos y menos establecidos crezcan

8. conjuntamente, con mayores porcentajes de generación renovable a medida que se desarrollan
sistemas más flexibles.
México
En México, al 2015 se reportaron 9 centrales de generación con energía solar fotovoltaica,
éstas se encuentran distribuidas en distintas áreas operativas: dos en Baja California, una
en Baja California Sur, una en Noroeste, una en el área Norte, dos en el área Occidental, una
en el área central y la última en Mulegé. En conjunto, suman 56.0 MW de capacidad y
generaron 78.0 GWh de energía eléctrica (véase figura 2.26 y cuadro 2.9). SENER (2018)
Desde la publicación del Primer Contrato de Interconexión para Fuente de Energía Solar en Pequeña
Escala, así como la entrada en operación de la primera central fotovoltaica de gran escala en 2011,
la capacidad instalada y la generación de energía eléctrica a partir de energía solar se incrementó
de 18.5 MW y 8.8 GWh en el año 2007 a 170.24 MW y 190.26 GWh en el año 2015. Este incremento
se ha visto reforzado por el crecimiento importante de los Contratos de Interconexión Legados
(Pequeña y Mediana Escala), los cuales desde 2010 han observado tasas de crecimiento
importantes.

9. Para 2015, la capacidad instalada de energía solar FV fue de 190.3 MW y se espera un
incremento de 6,834.8 MW en nuevos proyectos. De los proyectos considerados, 56.3% se
encuentran en fase de construcción o por iniciar obras; 24.8% son proyectos por licitar o
adjudicados y 18.9% para los restantes. SENER (2018)
Innovaciones a la energía solar FV.
- Materiales inorgánicos
Dentro del espectro de celdas solares con materiales inorgánicos, además del silicio monocristalino,
están el silicio policristalino y el silicio amorfo (una película delgada que puede ponerse sobre
distintos sustratos).

10. “Serían más baratos y más fáciles de fabricar. Serían livianos y flexibles, en lugar de pesados, rígidos
y frágiles, por lo que serían más fáciles de transportar, incluso a regiones remotas sin red eléctrica
central. Y podrían ser transparentes. Muchos materiales orgánicos absorben los componentes
ultravioleta e infrarrojo de la luz solar, pero transmiten la parte visible que nuestros ojos pueden
detectar. Las células solares orgánicas podrían montarse en superficies comunes y recolectar
energía sin que las notáramos”. Proyecto FSE (2017)
Perovskitas
Entre las tendencias más fuertes en la actualidad, la perovskita
es otro material que comienza a ganar importancia en el
terreno de energía solar fotovoltaica, ya que es muy eficiente y
muy barato.
En 2016 se ha potenciado un nuevo tipo de células solares: las
pervoskitas. Se trata de una clase amplia de materiales en los
que las moléculas orgánicas hechas en su mayoría de uniones
de carbono e hidrógeno con un metal (como el plomo), y un
halógeno (como el cloro), en un cristal tridimensional en forma
de celosía.

11. Tinta fotovoltaica (pervoskita)
En condiciones normales, esta mezcla
formaría cristales fácilmente, pero requeriría
altas temperaturas para solidificarlo, lo que
retrasaría y encarecería un proceso de
manufactura. Así que el equipo buscó
aquellas condiciones que acelerarían la
formación del cristal, lo que supuso sustituir
parte del material por otros compuestos,
como el cloro, y añadir lo que llamaron un
"disolvente negativo", algo que asentase la
solución con rapidez.
Energía solar termofotovoltaica
El propio Instituto Tecnológico de Massachusetts
anunció un importante avance para superar los
límites actuales de la energía fotovoltaica
convencional empleada por los paneles solares. Lo
que éstos hacen es absorber la energía de una parte
del espectro de colores de la luz solar,
principalmente el espectro de luz visible desde la
violeta hasta la roja.
El MIT ha ido más allá, incorporando un componente intermediario hecho de nanotubos de carbono
y cristales nanofotónicos que capturan la energía de todo el espectro de colores, incluidas las ondas
de luz invisibles ultravioletas e infrarrojas y las convierten en energía térmica.
De seguir avanzando en esta línea de investigación, los científicos esperan romper en un futuro el
límite teórico de la eficiencia en torno al 30% para las células solares convencionales, llegando a
aprovechar, en teoría, el 80% de estas células.
Prospectiva de la Energía Solar Fotovoltaica
La energía solar FV está comenzando a jugar un rol importante en la generación de electricidad en
algunos países. Esto se debe a que la rápida disminución en los costos ha hecho que la electricidad

12. no subsidiada y generada a partir de energía solar FV, pueda competir con los costos de los
combustibles fósiles.
A pesar del gigantesco salto del 50% en la capacidad de energía solar conectada a la red que se dio
en 2016, el mercado seguirá creciendo en 2017, incluso pasando los 80 GW de potencia instalada.
El Escenario Medio calcula que durante 2017 se instalará un 5% más de potencia que lo instalado
en 2016 (76,6 GW). Si este pronóstico se cumple, implicaría que la potencia instalada durante 2017
sea de aproximadamente 80,5 GW adicionales. REN21 (2016),
Después de alcanzar el hito de 300 MW en 2016, se espera que la capacidad instalada global total
de energía solar fotovoltaica exceda los 400 GW en 2018, 500 GW en 2019, 600 GW en 2020 y 700
GW en 2021. REN21 (2016)
En los próximos 5 años, sólo unos pocos países continuarán absorbiendo la mayor parte de la nueva
capacidad instalada de energía solar. Entre los 20 mercados prospectos, sólo un país, China, se
propone añadir más de 100 GW hasta 2021 y sólo otros dos mercados podrían instalar más de 60
GW (Estados Unidos y la India). REN21 (2016),
Para el caso de México se tiene previsto un incremento de capacidad instalada de 568.2%, pasando
de 1,031.2 MW en 2016 a 6,890.9 MW en 2030. Cabe destacar que habrá dos períodos

13. trascendentes para la adición de capacidad de generación eléctrica, el primero será entre 2016 y
2018, con cerca de 3,546.6 MW. SENER (2018)
El segundo período comprende del 2020 al 2030, siendo 2025, 2026 y 2027, los que tendrán la mayor
adición de capacidad a instalar con 3,288.1 MW. SENER (2018)
Las prospectivas de cada una de estas fuentes de energía (eólica, geotérmica y FV) se ven
prometedoras, al menos para el cao de México, pero todo esto depende de factores propios de las
variables económicas y políticas.
Vamos a mostrar el crecimiento previsto para el año 2030 de cada una de estas tres, vamos a
graficarlas conjuntamente del 2016 al 2030 en periodos de 7 años.

14. Como se puede apreciar la Fuente de Energía Eólica se espera que tenga un crecimiento sostenido
para continuar como la mejor fuente de ER, excluyendo la hidráulica, la Geotérmica se espera que
al cabo de 7 años se incremente en un 100% para después sostenerse en ese nivel. Y la que muestra
un mayor crecimiento es la Solar FV con un incremento significativo para que en el 2030 sea igual
o parecida a la aportada por la geotermia.
Conclusiones
Desde tiempos pasados el uso de la energía que proporciona el solar se ha aprovechado, al principio
solo era la energía solar térmica, pero a partir del descubrimiento del efecto fotovoltaico (1838) se
ha desarrollado materiales e instrumentos para la generación de energía FV, al principio solo era
para aplicarlos en casos aislados ya que la fabricación de estos sistemas era costosa.
Con el paso del tiempo fueron bajando los costos de fabricación, pero aun así la aportación de las
Energías renovables era muy poco. Por lo que este tipo de energía no tuvo un crecimiento igual en
todos los países, al menos los desarrollados, donde en algunos casos se estancó, primeramente,
por los costos de fabricación de los paneles y en otras fue por factores económicos y decisiones
políticas.
Dentro de las prospectivas de nuestro país en cuanto a la generación de energía Solar Fotovoltaica
son prometedoras, aunque seguirá siendo la cuarta parte de lo esperado por la energía eólica, más
sin embargo creo que esta proyección es algo no realista, ya que nuestra dependencia a los
combustibles sólidos es alta y no creo que cambiara en mediano plazo, más por decisiones políticas
que ambientales o económicas.

15. El principio de generación de las Energías Renovables eólica, geotérmica, hidráulica y en menor
media la mareomotriz son los mismos, la generación de energía se realiza por medio de turbinas, y
la FV, precisamente, por el efecto fotovoltaico. Por esta razón no ha tenido el crecimiento esperado.
Y en base a la investigación se puede indicar que el principal factor es el material utilizado para
generar el efecto fotovoltaico.
Al principio se utilizó el selenio, cuyo costo era muy elevado, posteriormente se sustituyó con el
silicio, pero este elemento no se encuentra en estado libre, sino como un compuesto, además el
principal productor de este elemento en China con aproximadamente el 70% de la producción
mundial, tal vez esta razón China es la que también lidera la producción de Energía Solar FV.
Mientras no se tengan avances tecnológicos que hagas más costeables este tipo de energía no se
detonará su implementación a escalas mayores a las actuales, y pienso que esto se dará cuando se
encuentra un material para sustituir al silicio, ya que actualmente tiene un rendimiento a lo más
de2 20%.
Actualmente se están probando nuevos materiales, como por ejemplo la pervoskita, pero también
nueva tecnología para las celdas solares con materiales inorgánicos, o la tecnología
termofotovoltaica que puede capturar la energía de todo el espectro de colores, incluidas las ondas
de luz invisibles ultravioletas e infrarrojas y las convierten en energía térmica. Esta es una
combinación de la FV y la térmica, pero al final también debemos de ver a la Energía Solar como
una fuente secundaria de generación de energía.
La energía fotovoltaica todavía tiene mucho que dar, a comparación de las fuentes que utilizar las
turbinas para la generación de energía, por lo que si se llegara a tener un avance tecnológico que
permita bajas los costos e incremente el rendimiento de los paneles solares.
Por último, podemos concluir que la energía solar fotovoltaica esta frenada por los materiales
utilizados (silicio), asi como los instrumentos para captación (paneles solares) de radiación solar,
incluyendo la problemática de que el sol no se mantiene en una misma posición a lo largo del día.

16. Bibliografía.
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