El silicio se utiliza comúnmente para las células solares principalmente porque es abundante, rentable y tiene propiedades eléctricas adecuadas para convertir la luz solar en electricidad. Las células solares, o células fotovoltaicas (PV), se basan en el efecto fotovoltaico en el que los materiales semiconductores como el silicio absorben fotones de la luz solar y generan pares de huecos de electrones, que luego crean una corriente eléctrica cuando se recolectan. La capacidad del silicio para convertir eficientemente la luz solar en electricidad, combinada con su relativa abundancia en la corteza terrestre y sus procesos de fabricación bien establecidos, lo convierte en el material preferido para la producción de células solares.
Por otro lado, el silicio no se utiliza normalmente para los LED (diodos emisores de luz) porque los LED requieren un material semiconductor de banda prohibida directa para emitir luz de manera eficiente. El silicio tiene una banda prohibida indirecta, lo que significa que es menos eficiente para emitir luz en comparación con materiales con una banda prohibida directa como el arseniuro de galio (GaAs) o el nitruro de galio (GaN). Los LED requieren materiales que puedan emitir luz directamente cuando los electrones se recombinan con los agujeros, un proceso facilitado por un semiconductor de banda prohibida directa. Por lo tanto, la banda prohibida indirecta del silicio y su ineficiencia a la hora de emitir luz lo hacen menos adecuado para aplicaciones LED en comparación con materiales como GaAs o GaN.
Se prefiere el silicio en las células solares debido a varios factores que contribuyen a su eficacia para convertir la luz solar en electricidad. Además de ser abundante y rentable, el silicio tiene buena conductividad eléctrica y una estructura cristalina estable, lo que lo hace confiable para el funcionamiento a largo plazo de los paneles solares. Las propiedades ópticas del silicio también se alinean bien con el espectro solar, lo que le permite absorber eficientemente una amplia gama de longitudes de onda de la luz solar. Además, décadas de investigación y desarrollo han optimizado la tecnología de células solares de silicio, lo que ha dado como resultado una alta eficiencia y confiabilidad en la conversión de energía solar en energía eléctrica utilizable.
El silicio se utiliza en células solares en lugar de germanio principalmente porque el silicio es más abundante, rentable y tiene mejores propiedades materiales adecuadas para la conversión de energía solar. Aunque el germanio tiene una mayor eficiencia para convertir la luz solar en electricidad en comparación con el silicio debido a su banda prohibida directa, es mucho más raro y más caro de producir. La abundancia de silicio, combinada con su eficiencia adecuada y su infraestructura de fabricación bien establecida, compensa la eficiencia ligeramente mayor del germanio en aplicaciones de células solares.
En resumen, el silicio se elige para las células solares fotovoltaicas (PV) debido a su abundancia, rentabilidad, propiedades eléctricas adecuadas para la conversión de energía solar y procesos de fabricación bien desarrollados. Estos factores hacen del silicio el material preferido para las células solares, lo que garantiza una adopción generalizada y una utilización eficiente de las tecnologías de energía solar en todo el mundo.