Efecto fotoeléctrico

Diapositiva 1
PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
Efecto fotoeléctrico
Fotodiodo semiconductor (unión p-n)
n
Característica tensión-corriente
w Zona de polarización inversa
V

η
I = I S + I 0 1 − e VT






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Diapositiva 2
PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
Efecto fotovoltaico
Del fotodiodo a la célula fotovoltaica
n
Característica tensión-corriente
Del fotodiodo a la célula FV
150,00
125,00
Corriente de oscuridad
100,00
Corriente de iluminación
50,00
25,00
69
64
59
54
49
74
0,
0,
0,
0,
0,
39
34
29
24
19
44
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0
00
0,
0
,0
,5
-50,00
14
0,00
-25,00
-0




-1
V

η
I = I S + I 0 1 − e VT


Intensidad (mA)
75,00
-75,00
-100,00
-125,00
Tensión (V)
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Diapositiva 3
PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
La célula fotovoltaica
Potencial fotovoltaico
Del fotodiodo a la célula FV
150,00
125,00
Corriente de oscuridad
100,00
Corriente de iluminación
50,00
25,00
0,00
-25,00
-1
,0
0
-0
,5
0
0,
00
0,
14
0,
19
0,
24
0,
29
0,
34
0,
39
0,
44
0,
49
0,
54
0,
59
0,
64
0,
69
0,
74
Intensidad (mA)
75,00
 I 
VOC = ηVT ln1+ S 
 I0 
-50,00
-75,00
-100,00
-125,00
Tensión (V)
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Diapositiva 4
PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
La célula fotovoltaica
Característica tensión-corriente de una célula ideal
Característica célula solar
140,00
120,00
80,00
V

η
I = I S + I 0 1 − e VT


60,00
40,00
20,00




0,66
0,62
0,58
0,54
0,50
0,46
0,42
0,38
0,34
0,30
0,26
-20,00
0,22
0,00
0,00
Intensidad (mA)
100,00
Tensión (V)
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Diapositiva 5
PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
La célula fotovoltaica
Potencia máxima y carga óptima
Punto de máxima
potencia
I
1 2 0SC
Im
100
Carga óptima
80
60
40
Curva de Potencia
60
VOC
0,
Vm
0,
48
54
0,
36
42
0,
0,
24
18
12
06
30
0,
0,
0,
0,
0,
0,
00
0
66
20
0,
Intensidad (mA)/Potencia (mW)
140
Tensión (V)
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Diapositiva 6
PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
La célula fotovoltaica
Factor de forma
140
ISC
120
Im
80
FF =
60
I mVm
I SCVOC
40
20
69
63
57
VOC
0,
0,
51
45
39
33
27
21
15
Vm
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0,
00
0
0,
Intensidad (mA)
100
Tensión (V)
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Diapositiva 7
PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
La célula fotovoltaica
Eficiencia de conversión energética
140
ISC
120
Im
80
60
η=
Pmáx. FF × I SC × VOC
=
PL
L× S
40
20
69
63
VOC
0,
57
51
45
39
33
27
21
Vm
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0,
15
0,
00
0
0,
Intensidad (mA)
100
Tensión (V)
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Diapositiva 8
PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
La célula fotovoltaica
Circuito equivalente de una célula solar
RS
VD
Ii
IS
I0
+
I
ID
RP
V
_
V + IRS

I = I S + I 0 1 − e ηVT


 V + IR
S
−

RP

Efecto intrínseco
VD

ηVT

I = IS + I0 1 − e






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Diapositiva 9
PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
La célula fotovoltaica
Efecto extrínseco
Resistencia serie
n
Se debe
w Resistencia de los
contactos metálicos
w Capas
semiconductoras
w Rejilla colectora
(dedos metálicos)
Resistencia paralelo
n
Se debe
w Fugas de corriente
w Picos de difusión a lo
largo de las
dislocaciones o
fronteras de grano
w Pequeños
cortocircuitos
metálicos
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Diapositiva 10
PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
La célula fotovoltaica
Efecto extrínseco
100Ω
Resistencia paralelo
Baja
140
130
120
50Ω
100
90
20Ω
80
70
60
50
40
30
20
10
52
62
0,
38
34
30
26
42
0,
0,
0,
0,
0,
18
14
10
22
0,
0,
0,
00
0
0,
Intensidad (mA)
110
0,
w Reduce el factor de
forma
w No afecta a la
corriente de
cortocircuito
w Afecta a la corriente
de operación
significativamente
w Reduce ligeramente
la tensión en circuito
abierto
Ideal
150
0,
n
500Ω
160
Tensión (V)
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Diapositiva 11
PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
La célula fotovoltaica
Efecto extrínseco
Ideal
Resistencia serie
140,00
0,3Ω
120,00
100,00
0,6Ω
80,00
60,00
40,00
20,00
52
42
62
0,
0,
34
38
0,
0,
26
22
18
14
10
30
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0,
00
0,00
0,
w Reduce el factor de
forma
w No afecta a la tensión
en circuito abierto
w Afecta a la tensión de
operación
significativamente
w Reduce la corriente
en cortocircuito
0,1Ω
160,00
Alta
Intensidad (mA)
n
Tensión (V)
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Diapositiva 12
PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
La célula fotovoltaica
Efecto de la temperatura
Aumento de la
temperatura
forma
w Reducción de la
tensión VOC
w Aumento poco
significativo de la
corriente en
cortocircuito
140
120
Intensidad (mA)
w Reduce el factor de
15ºC
160
100
25ºC
50ºC
40ºC
80ºC
80
60
40
20
0
0,00 0,10 0,14 0,18 0,22 0,26 0,30 0,34 0,38 0,42 0,52 0,62
Tensión (V)
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Diapositiva 13
PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
La célula fotovoltaica
Efecto de la temperatura
Parámetros
n
n
n
n
Factor de forma
Eficiencia de
conversión
energética
Intensidad en
cortocircuito
Tensión en circuito
abierto
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Diapositiva 14
PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
La célula fotovoltaica
Efecto de la iluminación
Parámetros
n
n
Factor de
concentración
Eficiencia de
conversión
energética
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