Tema 1- Continuación

COMPONENTES DE UNA INSTALACIÓN SOLAR

FOTOVOLTAICA

La célula solar fotovoltaica• Semiconductor dopado tipo n-p, generalmente de

silicio, provisto de contactos eléctricos adecuados para poder extraer la corriente que se produce en el interior de la célula cuando se ilumina la zona n.

La célula solar fotovoltaica• Se compone de una lamina de Si de tipo p sobre la

que se coloca una fina capa de semicond. tipo n dotada de un electrodo - de salida constituido por una reja de mat. cond. Finos (dejan pasar luz).

• En la cara opuesta: una capa metálica con un electrodo+ .

La célula solar fotovoltaica• La capa superior se recubre de una capa

antireflectante → evitar la reflexión producida en la superficie del Si y podría alcanzar el 40%.• El espesor de estas células oscila entre las

200 y 400 micras, y una superficie de 8 a 10 cm2 .• La células se conectan en serie y en paralelo

La célula solar fotovoltaica• Cuando incide la luz sobre el semiconductor, parte

de los fotones que penetran en el material son capaces de comunicar la energía suficiente como para romper los enlaces y hacer que se establezca un flujo de electrones en el interior del material. Al cerrar el circuito entre las dos regiones de la unión, aparecerá una corriente eléctrica.

• Se puede asimilar a un generador de corriente compuesto por un diodo (unión PN), una pequeña capacidad interna (C) y una resistencia propia del material (Rp y Rs)

• ¿De que material se suelen construir las células fotovoltaicas?

Silicio

• ¿Qué capa esta dotada del electrodo - ?

Semiconductor de Si tipo n

• ¿Qué capa esta dotada del electrodo + ?

capa metálica que se encuentra debajo de la capa de semicond. tipo p .

• ¿Por qué la capa superior se recubre de una capa antireflectante ?

Para evitar la reflexión producida en la superficie del Si

• ¿Cómo podemos conectar las células?

Tanto en serie como en paralelo

• ¿Cómo funciona la célula fotovoltaica?

Cuando incide la luz sobre el semiconductor, parte de los fotones que penetran en el material son capaces de comunicar la energía suficiente como para romper los enlaces y hacer que se establezca un flujo de electrones en el interior del material. Al cerrar el circuito entre las dos regiones de la unión, aparecerá una corriente eléctrica.

Tipos de Células Fotovoltaicas• El silicio es el material más utilizado.• Tres formas diferentes:–Monocristalino–Policristalino–Amorfo–Otras: sulfuro de Cadmio, sulfuro

de Cobre y arseniuro de galio.

Tipos de Células Fotovoltaicas

Fabricación de las Células Fotovoltaicas

Parámetros fundamentales de la célula solar

Parámetros fundamentales de la célula solar

• La potencia máxima que entregará la célula solar y el factor de forma (de 0,7 a 0,8).

• ¿Qué es la corriente de iluminación?

La corriente generada cuando incide la radiación solar.

• ¿Qué es corriente de oscuridad?

Es la corriente debida a la recombinación de los pares Electrón-hueco que se produce en el interior del semiconductor.

• ¿Qué es tensión de circuito abierto?

La máxima tensión que se obtiene en los extremos de la célula solar, que se da cuando no está conectada a ninguna carga.

• ¿Qué es corriente de cortocircuito? Máximo valor de la corriente que

puede circular por la célula solar y que se da al cortocircuitar sus terminales.

Conexión de Células Fotovoltaicas• En serie– Se conectan así para aumentar la tensión nominal.– Vt = Vcelula x nº células.

– It = I1 + I2 +I3…

– Ri = Rcelula x nº células.

• En paralelo– Se utilizan para incrementar la I y la P.– Vt = V1 = V2 =…

– It = Icelula x nº células

• Si una célula fotovoltaica es capaz de producir una tensión de 0,6 V., ¿qué tensión podremos medir en los extremos de 5 células iguales conectadas en serie? ¿y en paralelo?

En serie: 3VEn paralelo: 0,6 V.

• Necesitamos un panel solar con una tensión de salida de 6V y una corriente máxima de 9 A. Si las características de las células son VOC = 0,6 V e Isc = 3A

Necesitaremos conectar en 3 ramas en serie para conseguir 9 A (3 x 3A). En cada una de las ramas se conectará 6/0,6 = 10 células en serie.

Células totales= 3 x 10 = 30 células.

• ¿De que material se suelen construir las células fotovoltaicas?

Silicio

• ¿Qué capa esta dotada del electrodo + ?

Semiconductor de Si tipo n

• ¿Qué capa esta dotada del electrodo - ?

capa metálica que se encuentra debajo de la capa de semicond. tipo n .

• ¿Por qué la capa superior se recubre de una capa antireflectante ?

Para evitar la reflexión producida en la superficie del Si

• ¿Cómo podemos conectar las células?

Tanto en serie como en paralelo

• ¿Cómo funciona la célula fotovoltaica?

Cuando incide la luz sobre el semiconductor, parte de los fotones que penetran en el material son capaces de comunicar la energía suficiente como para romper los enlaces y hacer que se establezca un flujo de electrones en el interior del material. Al cerrar el circuito entre las dos regiones de la unión, aparecerá una corriente eléctrica.

• ¿Qué es la corriente de iluminación?

La corriente generada cuando incide la radiación solar.

• ¿Qué es corriente de oscuridad?

Es la corriente debida a la recombinación de los pares Electrón-hueco que se produce en el interior del semiconductor.

• ¿Qué es tensión de circuito abierto?

La máxima tensión que se obtiene en los extremos de la célula solar, que se da cuando no está conectada a ninguna carga.

• ¿Qué es corriente de cortocircuito? Máximo valor de la corriente que

puede circular por la célula solar y que se da al cortocircuitar sus terminales.

• Si una célula fotovoltaica es capaz de producir una tensión de 0,6 V., ¿qué tensión podremos medir en los extremos de 10 células iguales conectadas en serie? ¿y en paralelo?

En serie: 6VEn paralelo: 0,6 V.

FIN DE LA 2ª PARTE

Células de Silicio Monocristalino

• Son las primeras que salieron al mercado.• Son las más empleadas.• Superficie homogénea y de color azul.• Forma puede ser redonda o cuadrada.• Fabricación más compleja.• Rendimiento más elevado y reducción de

espacio.• Vida útil: entre 25 y 30 años.

Células de Silicio policristalino

• De constitución cuadrada.

• Su rendimiento no pasa el 14%.

• Ocupan un tercio más de espacio.

• Su precio es inferior al de las monocristalinas.

Células de Silicio amorfo• Finísima capa de material semiconductor sin

conexiones internas.• Poseen un elevado coeficiente de absorción,

lo que le permite captar la energía solar con espesores del orden de micras.

• El material amorfo no tiene ordenación cristalina→alto envejicimiento con la exposición al sol.

• Bajo coste y bajo rendimiento (6-8%)

• ¿Qué rendimiento tienen las células policristalinas?

Alrededor del 14%

• ¿Qué tipo de células de silicio permiten una reducción del espacio?

Las monocristalinas

• ¿Qué tipo de células de silicio poseen un elevado coeficiente de absorción?¿Qué le permitirá dicha característica?

Las amorfasCaptar la energía solar con espesores

del orden de micras

• ¿Qué tipo de células de silicio ofrecen un mayor rendimiento?

Las monocristalinas

• ¿Qué tipo de células de silicio constan de una finísima capa de material semiconductor sin conexiones internas?

Las amorfas

• ¿Qué tipo de células de silicio tienen un precio menor?

Las policristalinas

• ¿Qué tipo de células de silicio salieron las primeras al mercado?

Las monocristalinas

• ¿Qué tipo de células de silicio tienen un precio y un rendimiento menor?

Las amorfas

• ¿Qué vida útil tienen las células de Si monocristalinas?

De 25 a 30 años.

• ¿Qué tipo de células de silicio tienen un alto envejecimiento al sol?

Las amorfas

• ¿Qué tipo de células de silicio tienen un proceso de fabricación más complejo?

Las monocristalinas

• ¿Qué tipo de células de silicio ocupan 1/3 más de espacio?

Las policristalinas

• ¿Qué formas pueden tener las células deSi monocristalinas?

Redonda o cuadrada

• ¿Qué tipo de células de Silicio son las que tienen la superficie azul y homogénea?

Las monocristalinas

• ¿Qué formas pueden tener las células deSi policristalinas?

Cuadrada

• ¿Qué tipo de células de Silicio son las más empleadas?

Las monocristalinas