CELULAS Y PANELES FOTOVOLTAICOS

Celula solar
1. Las células solares fotovoltaicas son los elementos empleados en la transformación de la luz en electricidad.
  1. Están hechos de material semiconductor, la unión de una parte con exceso de electrones (parte N) y otra parte con falta de ellos (parte P). Cuando se le aplica cierta energía se liberan electrones y se generan más faltas de electrones, lo que origina una diferencia de potencial entre ambas parte P y N.
2. Tipos
  1. Células de silicio monocristalino
    1. Tienen una eficiencia del 15-18%. Su estructura es cristalina uniforme. Son mas costosos debido a que se necesita mucha energía para su construcción.
  2. Células de silicio policristalino
    1. Tienen una eficiencia del 12-14%. Su estructura es cristalina no uniforme. Más baratos que el silicio monocristalino
  3. Células de silicio amorfo
    1. Tienen una eficiencia del 6-9%. Su estructura es no cristalina. Tienen mayor degradación y son los más baratos.
3. Ensayo de la célula
  1. Ensayo en cortocircuito
    1. Para el ensayo en cortocircuito se instala un amperímetro y se cortocircuita la salida del panel. Se realiza en condiciones estándar de medida (CEM). Permite obtener la máxima intensidad que es capaz de dar la célula o intensidad de cortocircuito y tensión nula. La intensidad de cortocircuito se representa por ISC.
  2. Ensayo en vacio
    1. Para ensayar la célula en circuito abierto o vacío conectamos en los extremos de la célula un voltímetro. Se realiza en condiciones estándar de medida (CEM). Permite obtener la máxima tensión que es capaz de dar la célula o tensión de circuito abierto (Uoc) y la intensidad es nula.
  3. Efectos de la irradiancia y de la temperatura.
    1. Comportamiento de la célula cuando variamos la irradiancia y mantenemos constante la temperatura.
    2. Comportamiento de la célula cuando variamos la temperatura y mantenemos constante la irradiancia.
      1. Cuando aumenta la temperatura aumenta un poco la intensidad y disminuye bastante la tensión, por lo que disminuye también la potencia.
      2. Cuando disminuye la temperatura disminuye un poco la intensidad y aumenta bastante la tensión , por lo que aumenta la potencia.
4. Siglas y magnitudes
  1. Intensidad de cortocircuito (Isc)
    1. Intensidad máxima que entrega la célula.
  2. Tensión de circuito abierto (Uoc)
    1. Tensión máxima que entrega la célula.
  3. Potencia máxima (Pmax)
    1. Potencia máxima que entrega la célula ( Pmax = Ummp x Immp )
  4. Intensidad en el punto de máxima potencia (Impp):
    1. intensidad que entrega la célula en el punto de máxima potencia.
  5. Tensión en el punto de máxima potencia (Umpp)
    1. tensión que entrega la célula en el punto de máxima potencia.
  6. Factor de forma (FF)
    1. indica la calidad de la célula, cuanto más se aproxime a la unidad de mejor calidad será. No tiene unidades.
  7. Eficiencia o rendimiento de conversión
    1. indica el porcentaje de la irradiancia que se transforma en electricidad.
Panel o Módulo fotovoltaico
1. Formas de conexión
  1. Serie
    1. La tensión total es la suma de la tensión que genera cada panel y la intensidad total es la intensidad que genera un panel.
  2. Paralelo
    1. La tensión total es la tensión que genera un panel y la intensidad total es la suma de la intensidad que genera cada panel.
  3. Serie-paralelo
    1. Cada rama en serie, la tensión total es la suma de las tensiones y la misma intensidad. La intensidad total es la suma de la intensidades en cada rama serie y la tensión total es la misma que hay en una rama serie.
  4. En todos los casos la potencia es la suma de las potencias que genera cada panel.
2. Partes
  1. Cubierta frontal
    1. Suele ser de vidrio templado, tiene una muy buena transmisión de la radiación solar hacia las células. Proporciona protección contra los agentes atmosféricos y contra impactos (granizo). La parte exterior suele estar tratada para impedir la retención del polvo y suciedad.
  2. Encapsulante
    1. Aportan resistencia contra vibraciones e impactos, propiedades adhesivas e hidrófugas a las células. Se suele usar etil-vinil-acetato (EVA).
  3. Células fotovoltaicas y conexiones eléctricas
    1. Las células se colocan con la parte N hacia arriba y se comentan entre sí en serie.
  4. Cubierta posterior
    1. Protegen al módulo de la humedad, agentes atmosféricos y los aísla eléctricamente. Se usa una lámina de poliester o polivinilo. Junto con la cubierta frontal
  5. Marco
    1. Dan al módulo resistencia mecánica y sirven para soportarlos y conectar el módulo a tierra. Normalmente son de aluminio anodizado
  6. Caja de conexiones
    1. Se situa en la parte posterior del panel. En ella se encuentran los bornes de conexionado de los paneles.
3. Caracteristicas electricas
4. Diodos de paso o by-pass y diodos de bloqueo
  1. Si una de las células que forman un panel se ve sombreada baja su tensión y su intensidad, por lo que queda polarizada de forma inversa y pasa a ser un consumidor. Esto origina un calentamiento y la consiguiente pérdida de rendimiento del panel.
5. Efecto de la temperatura en las células / paneles.
  1. Coeficientes intensidad-temperatura (α)
    1. Es la variación de la intensidad. Es positivo, es decir, si aumenta la temperatura aumenta la intensidad.
  2. Coeficiente tensión-temperatura (β):
    1. Es la variación de la tensión. Es negativo, es decir, si aumenta la temperatura disminuye su valor.
  3. Coeficiente potencia-temperatura ()
    1. Es la variación de la potencia. Es negativo, es decir, si aumenta la temperatura disminuye su valor.

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