Efecto fotovoltaico: qué es, cómo funciona y cómo se convierte en ahorro

El efecto fotovoltaico es el fenómeno físico por el que un material semiconductor genera electricidad cuando le llega la luz. No hay piezas que se muevan, no hay nada que se queme y no hay un circuito que se cierre: llega un fotón, un electrón se suelta y aparece una corriente. Todo lo que ocurre después, desde el panel de tu tejado hasta los 40 o 60 euros que te bajan en la factura cada mes, es ingeniería construida encima de ese único salto.

Lo descubrió un chico de 19 años en 1839 y hoy mueve centrales de cientos de megavatios. En esta guía lo explicamos de verdad: qué pasa dentro de la célula, por qué el silicio y no otro material, por qué una célula da 0,5 voltios y no 230, cuánta energía se pierde por el camino y cuál es el techo físico que marca la diferencia entre el 33,7 % de una célula y el 21 % que verás en la ficha de tu panel. Y, al final, qué parte de todo esto cambia algo cuando pides un presupuesto.

¿Qué es el efecto fotovoltaico?

El efecto fotovoltaico es la aparición de una diferencia de potencial, es decir, de un voltaje, en un material cuando absorbe luz. La palabra lo dice todo: foto de luz y voltaico de voltio. Si conectas los dos extremos de ese material a un circuito, por él circula corriente continua mientras la luz siga llegando.

La clave está en el material. En un metal, los electrones ya están libres y la energía de la luz se convierte en calor casi al instante. En un aislante, la luz no consigue mover nada. Los semiconductores, y el silicio es el ejemplo de manual, están justo en medio: sus electrones están sujetos, pero lo bastante poco como para que un fotón con la energía adecuada los suelte, y lo bastante como para que no se vuelvan a recolocar de inmediato.

Hay un detalle que suele pasarse por alto: el efecto fotovoltaico no necesita calor. Produce electricidad a partir de la intensidad de la luz, no de la temperatura. De hecho, como veremos, el calor juega en contra. Esa es también la diferencia de fondo con un captador solar térmico, que lo que hace es calentar agua, un tema que tratamos aparte en nuestra guía sobre energía solar térmica o fotovoltaica.

Efecto fotovoltaico y efecto fotoeléctrico: no son lo mismo

Se confunden constantemente, y la confusión está incluso en artículos del sector. Son dos fenómenos hermanos, pero distintos:

• Efecto fotoeléctrico: el fotón arranca el electrón y lo expulsa del material, al vacío. Es el que describió Einstein en 1905 y por el que recibió el Nobel. Se usa en fotomultiplicadores y sensores, no en paneles.
• Efecto fotovoltaico: el fotón libera el electrón, pero este se queda dentro del material y se mueve por él gracias a un campo eléctrico interno. Eso es lo que hace una célula solar.
• Efecto fotoconductivo: el material simplemente conduce mejor al iluminarse, sin generar voltaje por sí mismo. Es el principio de las fotorresistencias.

La diferencia práctica importa: en una célula fotovoltaica no hace falta vacío, ni alta tensión, ni mantenimiento mecánico. Un panel es un bloque sellado que, mientras le entre luz, entrega corriente. Por eso una instalación bien montada necesita tan poco: en nuestra guía de mantenimiento de placas solares verás que casi todo lo que se revisa es el inversor, los anclajes y las protecciones, no las células.

Cómo funciona el efecto fotovoltaico paso a paso

Dentro de una célula de silicio ocurren cinco cosas, en este orden, miles de billones de veces por segundo:

• 1. Absorción. Un fotón entra en el silicio. Si trae al menos la energía del salto de banda del material, es absorbido; si trae menos, lo atraviesa como si no existiera.
• 2. Generación del par electrón-hueco. El electrón abandona su enlace y queda libre para moverse. En el sitio que deja aparece un hueco, que se comporta como una carga positiva móvil.
• 3. Separación. Aquí está el truco. El campo eléctrico de la unión p-n empuja al electrón hacia un lado de la célula y al hueco hacia el otro. Sin esa separación, los dos se volverían a juntar en microsegundos y toda la energía acabaría en calor.
• 4. Recolección. Las finas líneas metálicas que ves en la cara del panel, y el contacto de la cara trasera, recogen esas cargas y las sacan al circuito exterior.
• 5. Circulación. El electrón hace su trabajo fuera (mueve tu nevera) y vuelve a entrar por el otro contacto para recombinarse. La célula no se gasta: no pierde material, solo envejece el encapsulado.

Ese ciclo es el motivo por el que un panel no tiene desgaste mecánico y por el que la vida útil de las placas solares se mide en décadas y no en horas de funcionamiento, como ocurriría con una máquina con piezas móviles.

La banda prohibida del silicio y el panel solar: 1,1 eV lo explican casi todo

La banda prohibida (o bandgap) es la energía mínima que necesita un fotón para liberar un electrón en un material. En el silicio cristalino vale aproximadamente 1,1 electronvoltios. Ese número, que parece una curiosidad de laboratorio, determina casi todo el rendimiento de un panel solar.

La luz del sol no llega con una sola energía, sino con un abanico que va del infrarrojo al ultravioleta. Frente a esos 1,1 eV ocurren tres cosas distintas y solo una es buena:

Esa es la razón de fondo por la que una célula de silicio no puede acercarse al 100 %: no es un problema de fabricación ni de pureza, es que un único material con un único salto de banda solo puede aprovechar bien una franja del espectro. Si el salto fuera mayor, aprovecharía mejor la luz azul pero dejaría pasar media luz roja; si fuera menor, absorbería casi todo pero daría muy poco voltaje por electrón. El silicio, con 1,1 eV, está casi en el punto óptimo para el espectro terrestre, y por eso lleva 70 años ganando.

La unión p-n de una célula solar: el campo eléctrico que separa las cargas

Una oblea de silicio puro no sirve de nada: generaría pares electrón-hueco que se recombinarían sin salir a ningún sitio. Para que haya corriente hace falta asimetría, y se consigue dopando el silicio, es decir, introduciendo a propósito cantidades minúsculas de otros elementos.

• Zona n: silicio dopado con fósforo, que aporta un electrón de más por átomo. Queda con exceso de cargas negativas libres.
• Zona p: silicio dopado con boro, que aporta un electrón de menos. Queda con exceso de huecos, es decir, de cargas positivas móviles.
• La unión: donde se tocan las dos zonas, los electrones sobrantes cruzan y rellenan huecos. Eso deja una franja sin cargas libres, pero con iones fijos a los dos lados, que crea un campo eléctrico permanente de unas décimas de voltio.

Ese campo es el corazón del efecto fotovoltaico. Es la cuesta por la que los electrones ruedan siempre en el mismo sentido. Sin él no hay voltaje, solo luz convertida en calor. Y es también el motivo de que la corriente que sale de un panel sea continua: el campo tiene una dirección fija, así que el electrón siempre sale por el mismo lado.

Las distintas tecnologías de célula que verás en los presupuestos (PERC, TOPCon, HJT, IBC) son, en esencia, formas cada vez más finas de hacer esa unión y de evitar que los electrones se pierdan antes de llegar al contacto. Si quieres el detalle de una de las más interesantes, lo tienes en la tecnología HJT de heterounión.

De 0,5 voltios por célula solar a los 230 V de tu casa

El voltaje que entrega una célula no depende de su tamaño, sino del material. Una célula de silicio cristalino da entre 0,5 y 0,7 voltios en circuito abierto, tanto si mide un centímetro como si mide una oblea entera. Lo que sí crece con el tamaño es la corriente.

De ahí al enchufe hay una cadena de sumas y una conversión:

El inversor es el único elemento con electrónica compleja y, por tanto, el que marca el ritmo del mantenimiento y el que conviene elegir bien. Lo desarrollamos en nuestra comparativa de inversores solares, con el criterio que usamos nosotros para decidir entre monofásico e híbrido.

Historia del efecto fotovoltaico: de 1839 al panel de tu tejado

El recorrido explica por qué la fotovoltaica tardó más de un siglo en ser barata, y por qué ahora baja de precio tan rápido:

La consecuencia es poco intuitiva: hoy el panel ya no es lo caro de una instalación. En un presupuesto de vivienda, los módulos rara vez pasan de una cuarta parte del total. Lo que cuesta es el resto, y ahí es donde se nota si la empresa hace bien su trabajo, como explicamos en la página de instalación de placas solares en casa.

Tipos de células fotovoltaicas y qué eficiencia dan hoy

Todas usan el mismo efecto fotovoltaico, pero no todas lo aprovechan igual. Estas son las familias que existen de verdad en el mercado de 2026:

Dos avisos prácticos. El primero: la eficiencia del panel no decide tu ahorro, decide cuántos metros de cubierta necesitas. Si tienes sitio, un panel del 21 % bien montado produce lo mismo que uno del 23 % en una cubierta más pequeña. Lo desarrollamos comparando modelos reales en los paneles solares más eficientes del mercado. El segundo: no conviene mezclar tecnologías dentro del mismo string, un error más común de lo que parece.

Si estás comparando dos presupuestos con módulos distintos, lo que de verdad hay que mirar está en la ficha técnica de un panel solar: potencia nominal, tolerancia, coeficiente de temperatura y garantía de rendimiento. El resto es casi siempre marketing.

El límite de Shockley-Queisser: por qué una célula solar no pasa del 33,7 %

En 1961, William Shockley y Hans-Joachim Queisser calcularon el máximo teórico de una célula de unión única bajo el espectro solar estándar. El resultado es 33,7 %, y se alcanza con un material de salto de banda próximo a 1,34 eV. El silicio, con 1,1 eV, tiene un techo teórico algo inferior, cercano al 32 %.

El límite no viene de la calidad del material, sino de tres pérdidas inevitables en cualquier célula de una sola unión:

• Fotones que no llegan al umbral: toda la luz por debajo de 1,1 eV se pierde entera.
• Termalización: la energía que trae un fotón azul por encima de 1,1 eV se convierte en calor antes de que el electrón salga. Es la mayor de las tres.
• Recombinación radiativa: una parte de los electrones libres emite luz y vuelve a su sitio. Es un mínimo físico, no un defecto de fábrica.

En la práctica, los mejores laboratorios han llevado el silicio de unión única por encima del 27 %, y se considera que el techo industrial realista está en el entorno del 27 al 28 %. Entre ese 27 % de laboratorio y el 21 o 23 % que compras hay encapsulado, cristal, soldaduras y tolerancias de producción. Nada misterioso: solo la diferencia entre una célula perfecta y un módulo de verdad que tiene que durar 25 años en un tejado.

Pérdidas del panel solar: dónde se queda la energía entre el sol y el contador

Esta tabla es la que más sirve para entender una instalación real. Partimos de 1.000 vatios por metro cuadrado de sol y vemos qué queda:

Sumando todo, de cada 1.000 W de sol sobre un metro cuadrado de panel acaban llegando a tu cuadro entre 170 y 200 W en condiciones buenas. Parece poco dicho así, pero son unos 1.400 a 1.700 kWh al año por cada kilovatio pico instalado en España, y eso es exactamente lo que paga la instalación. Puedes ver qué sale en tu caso con el calcular tu ahorro en dos minutos.

Coeficiente de temperatura del panel solar: la pérdida que casi nadie cuenta

Es el punto que más se omite al explicar el efecto fotovoltaico, y en España es el que más dinero mueve. La física de la unión p-n hace que, al calentarse el silicio, el voltaje baje. La corriente sube un poco, pero mucho menos de lo que cae la tensión, así que la potencia neta disminuye.

El dato está en la ficha de cualquier panel como coeficiente de temperatura de potencia, y hoy va de -0,26 a -0,35 % por cada grado centígrado por encima de 25 °C. Un panel con -0,30 %/°C trabajando a 60 °C en una cubierta de Valladolid en julio pierde en torno al 10 % de su potencia nominal. Con -0,26 %/°C pierde un 9 %. Esa diferencia, sostenida en los meses de más producción, se nota en el total anual.

De ahí dos consecuencias muy prácticas. La primera: un panel ventilado por detrás rinde más que uno pegado a la cubierta, y por eso la estructura no es un detalle. La segunda: el día más productivo del año no es el más caluroso, sino un día de abril o mayo, despejado y fresco. Lo contamos con datos de producción mes a mes en cómo se comportan las placas solares en verano.

Perovskita y células solares tándem: el salto que viene

Si el techo de una unión única es el 33,7 %, la forma de superarlo es poner dos materiales con saltos de banda distintos, uno encima del otro. El de arriba se queda la luz azul; el de abajo, la roja que atraviesa el primero. Eso es una célula tándem, y el límite teórico de dos uniones sube al entorno del 43 %.

El candidato que lo ha hecho viable es la perovskita, una familia de cristales con un salto de banda ajustable que se puede depositar en capas finas sobre una célula de silicio. Los récords certificados van muy rápido: LONGi anunció un 34,85 % en abril de 2025 en una tándem perovskita-silicio de dos terminales, y otros fabricantes se han movido en cifras muy próximas pocos meses después. Son células de laboratorio, de pocos centímetros cuadrados.

El problema pendiente no es la eficiencia, es la durabilidad. La perovskita se degrada con la humedad, el calor y la radiación ultravioleta más rápido que el silicio, y aún no hay un encapsulado que garantice 25 o 30 años en un tejado. Mientras eso no se resuelva a escala industrial, lo honesto es decir lo siguiente: en 2026 ningún instalador serio te va a ofrecer módulos tándem para una vivienda, y si alguien te los ofrece, pregunta por la garantía de rendimiento por escrito.

Del efecto solar al kWh que te ahorras

La cadena completa, con números de una vivienda normal en la meseta, para ver cómo el fenómeno físico acaba en euros:

• Sol disponible: entre 1.400 y 1.700 kWh al año por kilovatio pico instalado, según zona y orientación.
• Instalación tipo: 8 paneles de 500 Wp son 4 kWp, que producen del orden de 6.000 kWh anuales en la meseta.
• Lo que de verdad te ahorras: no son 6.000 kWh a precio de factura. Lo que consumes en el momento en que se produce vale lo que pagas por el kWh, en torno a 0,135 €/kWh. Lo que vertes a la red se compensa a un precio bastante menor.
• Resultado: con un autoconsumo instantáneo del 60 %, que es lo habitual sin batería, el valor medio del kWh producido queda cerca de 0,105 € y el ahorro anual ronda los 600 euros.
• Y la pieza que lo cambia: subir ese 60 % al 85 % con una batería o moviendo consumos al mediodía es lo que más acorta la amortización, mucho más que ganar dos puntos de eficiencia en el panel.

Por eso insistimos tanto en el dimensionado y en el perfil de consumo: el efecto fotovoltaico es igual de eficiente en todas las casas, pero el autoconsumo fotovoltaico conectado a red que consigues con él no. Dos viviendas con la misma instalación pueden tener ahorros que se diferencien en un 40 %.

¿Qué significa todo esto si vas a poner placas solares?

Resumimos lo que de esta física te sirve para decidir, y lo que puedes ignorar tranquilamente cuando te lo cuenten en una visita comercial:

• Te sirve: el coeficiente de temperatura del panel, porque en España pesa más que la eficiencia nominal.
• Te sirve: la garantía de rendimiento a 25 años y la degradación anual declarada, porque definen lo que producirás en el año 20.
• Te sirve: cuántos metros de cubierta útil tienes, porque de ahí sale el límite real de potencia.
• Te sirve: tu curva de consumo horario, porque decide qué parte de la producción se convierte en ahorro.
• Puedes ignorar: si la célula es PERC o TOPCon, mientras los números de la ficha sean buenos y la marca tenga respaldo en España.
• Puedes ignorar: los récords de laboratorio y las tándem de perovskita, al menos durante unos años.
• Puedes ignorar: medio punto de eficiencia arriba o abajo si te sobra superficie.

En Isla Solar montamos paneles Jinko y Solyco con inversores y baterías Huawei y GoodWe, y trabajamos solo vivienda unifamiliar e instalaciones de empresa o industria conectadas a red. Si tienes un presupuesto delante y quieres saber si los números cuadran, escríbenos y te lo explicamos con tus números.

Preguntas frecuentes sobre el efecto fotovoltaico

¿Quién descubrió el efecto fotovoltaico?

Alexandre-Edmond Becquerel, en 1839, con 19 años. Observó que al iluminar electrodos de platino sumergidos en una disolución aparecía una corriente. La explicación teórica llegó mucho después, con los cuantos de luz de Einstein en 1905, y la primera célula solar aprovechable en 1954, en los Laboratorios Bell.

¿El efecto fotovoltaico funciona con el calor o con la luz?

Con la luz. El calor es contraproducente: por cada grado por encima de 25 °C, un panel pierde entre un 0,26 y un 0,35 % de potencia. Un día frío y despejado de primavera produce más que un día sofocante de agosto a la misma hora.

¿Producen las placas solares con el cielo nublado?

Sí, porque sigue llegando luz difusa. La producción cae mucho, normalmente entre un 10 y un 30 % de la de un día despejado, pero no se interrumpe. Lo que no hay es producción de noche: sin fotones no hay efecto fotovoltaico.

¿Por qué los paneles solares solo tienen un 21 % de eficiencia?

Porque una célula con un único material y un único salto de banda no puede aprovechar todo el espectro solar. El límite teórico es del 33,7 %, los mejores laboratorios de silicio superan el 27 % y, entre la célula y el módulo acabado, se pierden unos puntos más en cristal, encapsulado y conexiones.

¿Por qué las células solares son de silicio y no de otro material?

Porque su salto de banda, de unos 1,1 eV, encaja muy bien con el espectro solar; porque es el segundo elemento más abundante de la corteza terrestre; porque la industria de la microelectrónica lleva 70 años perfeccionando su purificación; y porque es estable al aire libre durante décadas. Hay materiales más eficientes, como el arseniuro de galio, pero son muchísimo más caros.

¿Por qué los paneles dan corriente continua?

Porque el campo eléctrico de la unión p-n tiene una dirección fija, así que los electrones salen siempre por el mismo contacto. El inversor es el que convierte esa corriente continua en la alterna de 230 V y 50 Hz que usan los electrodomésticos.

¿Se agota el efecto fotovoltaico con el tiempo?

No. El mecanismo físico no se consume: el electrón sale, trabaja y vuelve. Lo que envejece es el módulo, sobre todo el encapsulado y los contactos, con una degradación declarada de entre el 0,4 y el 0,55 % anual en los paneles buenos. A los 25 años, un panel de calidad sigue entregando en torno al 87 % de su potencia inicial.

¿Puedo ampliar luego con paneles distintos?

Se puede ampliar, pero no mezclando modelos en el mismo string, porque el panel con menos corriente limita a los demás. La ampliación correcta se hace con un string aparte o con microinversores, un tema que tratamos a fondo al hablar de mezclar paneles solares de distintas marcas.

Escrito por Juan Manuel del Val

Soy Graduado en Comercio y especialista en SEO en Isla Solar. Mi misión es facilitar el acceso a la energía solar y aerotermia mediante contenidos claros y optimizados.

Revisado por David Alonso Reviriego

CEO y fundador de Isla Solar. Mi objetivo es democratizar el acceso a la energía solar para que el autoconsumo sea una realidad al alcance de todos.