C
El término «fotovoltaico» hace referencia a una tecnología que utiliza un dispositivo para producir electrones libres cuando se expone a la luz y crear así una corriente eléctrica. La palabra fotovoltaica deriva de la palabra griega «photo», que significa luz, y de la palabra moderna «Volt» o «Voltage», que significa unidad de potencial eléctrico (llamada así en honor del físico italiano Alessandro Volta (1745-1827), a quien también se le atribuye la invención de la primera pila química. Sin embargo, esto es objeto de debate, ya que es posible que ya se utilizaran baterías funcionales en la antigüedad.
La tecnología fotovoltaica convierte la luz solar en energía eléctrica de forma directa, a diferencia del enfoque tortuoso de las tecnologías solares térmicas, que captan la luz solar para calentar un gas o un fluido y posteriormente utilizan motores térmicos para generar electricidad.
En términos sencillos, cuando la luz solar incide en una célula, una parte de su energía es absorbida por el material semiconductor. La energía absorbida desprende los electrones, permitiéndoles fluir libremente bajo la influencia de los campos eléctricos en un circuito eléctrico cerrado.
¿Cuáles son los 4 componentes básicos de una central solar fotovoltaica?
Los cuatro componentes principales de un sistema de energía solar son los paneles, los inversores, las estanterías y las unidades de almacenamiento de baterías solares (si se desea). Los paneles solares son el elemento más visible de su sistema, por lo que probablemente sea el más conocido.
¿Cuál es el principal componente de una célula solar fotovoltaica?
El panel solar produce electricidad a partir de la luz solar y está compuesto por láminas de cristal de silicio, conocidas como células, una lámina de vidrio, un marco de aluminio y un soporte de polímero.
¿Qué es un sistema fotovoltaico y cómo funciona?
Los paneles solares fotovoltaicos utilizan células que contienen un material semiconductor para captar la energía del sol y convertir la radiación solar en electricidad. … Cuando la luz incide sobre el semiconductor, el campo eléctrico que atraviesa la unión entre estas dos capas hace que fluya la electricidad, generando corriente continua (CC).
Cómo funciona el sistema fotovoltaico
ImprimirRecordamos de las clases anteriores que para entender la tecnología fotovoltaica, debemos comprender sus principales propiedades a nivel de célula, como el efecto fotovoltaico, la unión P-N para convertir simplemente la luz en electricidad, y cómo se mide el rendimiento fotovoltaico en términos de curva de corriente y tensión (I-V), factor de llenado (FF) y eficiencia.
En esta lección, nos centraremos en la pieza central de cualquier sistema FV, que es el módulo FV. Módulos solares o paneles solares son dos términos de uso común en la industria solar. Mucha gente utiliza estos términos indistintamente, pero hay una pequeña diferencia que debe ser discutida. Un módulo es la interconexión en serie y/o en paralelo de células solares en un circuito, en un panel. El término panel solar es más exclusivo del marco de embalaje rectangular y rígido. La mayoría de los módulos cristalinos estándar pueden llamarse paneles solares. En general, todos los paneles solares son módulos solares, pero lo contrario no siempre es cierto. Por ejemplo, una célula solar de silicio de capa fina que se empaqueta como un laminado flexible es un módulo solar, pero no es un panel.
¿Cuáles son las ventajas y desventajas de un sistema fotovoltaico?
Los paneles fotovoltaicos proporcionan energía limpia y ecológica. Durante la generación de electricidad con paneles fotovoltaicos no se producen emisiones de gases de efecto invernadero perjudiciales, por lo que la energía solar fotovoltaica es respetuosa con el medio ambiente. La energía solar es una energía suministrada por la naturaleza, por lo que es gratuita y abundante.
¿De qué están hechos los paneles fotovoltaicos?
En primer lugar, está el propio panel.
Los grandes paneles solares negros que se ven en casas y empresas están formados por un montón de células solares (o células fotovoltaicas) hechas de semiconductores de silicio que absorben la luz del sol y crean una corriente eléctrica. Estas células individuales se conectan entre sí para formar un panel solar.
¿Cuál es el principio de la célula fotovoltaica?
Principio de funcionamiento de las células fotovoltaicas para generar electricidad
Las células solares contienen un material como el silicio que absorbe la energía de la luz. La energía desprende electrones para que puedan fluir libremente y producir una diferencia de energía potencial eléctrica, o tensión. El flujo de electrones o carga negativa crea una corriente eléctrica.
Características I-v de la célula solar
El objetivo de esta actividad de laboratorio es estudiar y medir las características de tensión y corriente de salida de un panel solar fotovoltaico y desarrollar un modelo eléctrico equivalente para utilizarlo en la simulación por ordenador.
Una célula solar es un diodo semiconductor de unión PN, como se muestra en la figura 1. La gran superficie indicada en azul claro está expuesta a la energía luminosa incidente. Las células solares suelen estar recubiertas de materiales antirreflectantes para que absorban la máxima cantidad de energía luminosa. Normalmente no se aplica ninguna polarización externa a la célula. Cuando un fotón de luz es absorbido cerca de la unión PN se produce un par agujero/electrón. Esto ocurre cuando la energía del fotón es superior a la banda de energía del semiconductor. El campo eléctrico incorporado en la unión hace que el par se separe y se dirija hacia los respectivos terminales + y -. La energía de la luz hace que fluya una corriente en una carga externa cuando se ilumina la célula.
En la figura 2 se muestra en verde una característica típica de tensión vs. corriente, conocida como curva I/V, de un diodo PN sin iluminación. La tensión aplicada está en la dirección de polarización hacia delante. La curva muestra el encendido y la acumulación de la corriente de polarización hacia delante en el diodo. Sin iluminación, no fluye corriente a través del diodo a menos que se aplique un potencial externo. Con la luz solar incidente, la curva I/V se desplaza hacia arriba mostrando que hay un flujo de corriente externa desde la célula solar a una carga resistiva como se muestra con la curva roja.
¿Cuál es la importancia de la célula fotovoltaica?
La energía fotovoltaica es más conocida como un método para generar energía eléctrica mediante el uso de células solares para convertir la energía del sol en un flujo de electrones por el efecto fotovoltaico. Las células solares producen electricidad de corriente continua a partir de la luz solar que puede utilizarse para alimentar equipos o recargar una batería.
¿Cuáles son las limitaciones de las células fotovoltaicas?
Desventajas de las células fotovoltaicas:
La energía del sol es intermitente e imprevisible y sólo puede aprovecharse en presencia de luz solar. Además, la energía generada se reduce cuando está nublado. La transmisión a larga distancia de la energía solar es ineficiente y difícil de transportar.
¿Las células fotovoltaicas producen emisiones?
Los sistemas de energía solar/centrales eléctricas no producen contaminación atmosférica ni gases de efecto invernadero. El uso de la energía solar puede tener un efecto positivo e indirecto en el medio ambiente cuando la energía solar sustituye o reduce el uso de otras fuentes de energía que tienen mayores efectos en el medio ambiente.
Efecto fotovoltaico
donde para el convertidor Buck (de un solo inductor). Por lo tanto, el valor de la resistencia (CCM) debe estar dentro del intervalo (Figura 2(g)), mientras que el valor de la resistencia (DCM) debe estar dentro del intervalo: donde . Esta expresión indica que un convertidor Buck no puede emular resistencias más pequeñas que la carga y, por lo tanto, no alcanza valores cercanos a la corriente de cortocircuito del generador fotovoltaico cuando se utiliza para obtener curvas I-V.2.2. Convertidor Boost (Figura 2(b)) Convertidor Boost (Figura 2(b))En CCM se cumple lo siguiente
donde para el convertidor Boost (de un solo inductor).En este caso, (Figura 3(h)) y Figura 3 Diagrama de bloques del sistema propuesto. Esta expresión indica que un convertidor Boost no puede emular resistencias mayores que la carga y, por tanto, no alcanza valores cercanos a la tensión en circuito abierto del generador fotovoltaico.2.3. Convertidores derivados de Buck-Boost (Figuras 2(c)-2(f))En CCM se cumple lo siguiente
Por lo tanto, estas últimas configuraciones son capaces de barrer toda la curva I-V de un generador fotovoltaico en CCM, desde la tensión de circuito abierto () hasta la corriente de cortocircuito ().Los análisis anteriores de los convertidores derivados de Buck, Boost y Buck-Boost se resumen en la Tabla 1. El parámetro adimensional es una medida de la tendencia de un convertidor a funcionar en DCM. Los valores grandes de conducen a CCM, mientras que los pequeños conducen a DCM. El valor crítico de en el límite entre modos () es una función del ciclo de trabajo. Si está por encima de la unidad, entonces el convertidor funciona en CCM para todos los ciclos de trabajo.Convertidor BuckConvertidor BoostConvertidores derivados de Buck-Boost