Energia solar Fotovoltaica _ las Células
La Curva IV
Semiconductor células solares
convierten la luz solar en electricidad mediante el efecto
fotovoltaico. La luz incidente cae sobre las células y crea móviles
partículas cargadas en el semiconductor que luego son separados por la
estructura del dispositivo para producir corriente eléctrica.
La gran mayoría de las células
solares están hechas de silicio cristalino. Las células individuales
cristalinas son las más eficientes sin embargo, el abaratamiento de las células
multicristalino también son populares. Incluso más barato células de
silicio amorfo son también disponibles y se utilizan ampliamente para productos
de consumo pequeños pero rara vez se utiliza para sistemas de energía.
Una sola célula fotovoltaica
producirá entre 1 y 1,5 W a una tensión de 0,5 a 0,6 V bajo condiciones de
prueba estándar. Las condiciones estándar de prueba son: una irradiación
de 1 Kw / m 2, la referencia estándar AM1.5 espectro [ 1],
y una célula de temperatura de 25 ° C.
Una curva característica IV se
muestra en la figura 1. Los puntos importantes son:
- Corriente de cortocircuito (I SC) - Esta es la corriente máxima que puede proporcionar la célula y ocurre cuando las células está en cortocircuito. A diferencia de otros de pequeña escala de generación de electricidad fotovoltaica células del sistema no se vean perjudicados por estar en cortocircuito.
- Circuito abierto actual (V OC) - Esta es la tensión máxima que existe entre los terminales de las células y se obtiene cuando no hay ninguna carga conectada a través de ellos.
- Punto de máxima potencia (P Max) - El punto de la curva IV en la que está siendo la potencia máxima producida por la célula. Obsérvese que puesto que el gráfico no es una línea recta, la potencia producida puede variar en función de la tensión de funcionamiento (figura 2), aunque el voltaje en cualquier punto en el gráfico todavía se puede calcular utilizando P = IV. P Max se produce en la "rodilla" de la curva IV.
Figura
1: Una típica curva IV para una célula fotovoltaica de silicio
Figura 2: A vrs alimentación
típicas de salida. Curva de voltaje para una célula fotovoltaica de
silicio.
En la práctica las células
fotovoltaicas no operan bajo condiciones estándar. Los dos parámetros que
tienen más que ver con su desempeño son la temperatura y la radiación.
Los efectos de la temperatura
La Figura 3 muestra los efectos
de la temperatura sobre la curva IV de la célula fotovoltaica. I SC aumenta
ligeramente con la temperatura por sobre 6μA por ° C durante 1
cm 2 de la célula, esto es tan pequeño que es normalmente
ignorado. Sin embargo, un efecto más significativo es la dependencia de la
temperatura de la tensión que disminuye al aumentar la temperatura. Típicamente,
la tensión disminuirá por 2.3mV por ° C por célula.
Figura
3: Efectos de la temperatura sobre la curva IV de la célula fotovoltaica
Figura 4: Los efectos de la
irradiación en la curva IV de las células fotovoltaicas.
Los efectos de la irradiación
Irradiancia solar es una medida
de la energía del sol, en condiciones normales se toma la cantidad de energía
que llega a la superficie de la Tierra en un día despejado para 1 Kw / m 2. La
cantidad de radiación disminuye con la menor cantidad de bruma y se hace muy
pequeña durante los días del elenco. ISC es directamente
proporcional a la Irradiancia: de manera que si mitades de Irradiancia, así que
hace SC. La variación de tensión es muy pequeña y se ignoran
generalmente
La energía producida en
condiciones diferentes, como una función de la tensión, se muestra en la figura
5. Las figuras 4 y 5 muestran claramente que la tensión a la que
P Max se produce no varía mucho con la Irradiancia.
Figura 5: célula PV potencia de
salida como una función de la tensión.
Valores de irradiación se dan
normalmente como un medio por día, por lo que la Irradiancia global promedio
puede ser 4,5 Kw / m 2 por día. Si asumimos que la mayoría de
esta radiación cae sobre los paneles solares en las seis horas 9 a.m.-3 p.m.
podemos calcular la Irradiancia media que cae sobre los paneles durante todo el
día: en este caso, será 0,75 Kw / m 2. Irradiancia a veces se denota
por I sin embargo, para evitar la confusión con actual se denota aquí por G. al
buscar valores para G tener cuidado de notar si son para paneles horizontales o
paneles invierte desde la horizontal en un ángulo igual a la latitud de la ubicación.
Medición de la curva tensión intensidad de una placa solar fotovoltaicas
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