Disseny d`un sistema de mesures d`espectroscòpia de voltatge per

Disseny d’un sistema de mesures d’espectroscòpia de
voltatge per la caracterització de cèl·lules solars
orgàniques
AUTORA: Montse Sorrius Martí
DIRECTOR: Lluís Marsal Garví
Resum. Actualment, l'ús d'energies renovables està en creixement degut a que l'existència de les fonts fòssils que
actualment son utilitzades per l'obtenció d'energia acabaran esgotant-se. Es per aquest motiu que cada vegada mes es
potencia l'explotació d'energies renovables, tals com la solar o eòlica, per produir energia elèctrica. A mes, cal
destacar que son fonts d'energia que produeixen un reduït impacte mediambiental, amb efectes contaminants
pràcticament menyspreables.
El sol es una font inesgotable i gratuïta d'energia. L'energia solar, dintre del grup les anomenades energies
renovables, ofereix un potencial energètic major del que mai podrem consumir, un potencial inesgotable que pot
utilitzar-se en múltiples activitats humanes.
Per tenir una idea, el sol envia a la terra en 15 minuts més energia de la que la humanitat utilitza durant tot un any.
Arriba una quantitat d'energia solar aproximada a 1,7x10^14kW, el que correspon a un potencia igual a 170 milions
de reactors nuclears de 1000MW de potencia unitària. Cal tenir en compte que no tota l'energia es aprofitable, però
el potencial utilitzable es mil vegades superior al consum anual de la humanitat.
L'energia solar, i dintre d'aquesta, la fotovoltaica, te múltiples aplicacions a la vida diària: des del bombeig d'aigua
en llocs on aquesta es un be escàs, electrificació rural, enllumenat públic, senyalització, etc. Des de l’alliberació del
mercat elèctric, qualsevol particular pot convertir-se en propietari d'un petit generador elèctric i vendre l'energia
elèctrica produïda a partir del sol.
El problema resideix actualment en l' eficiència a l'hora d'aprofitar d'aquestes energies netes. Es per això que cal
perfeccionar i desenvolupar sistemes de caracterització i d'explotació per treure'n mes eficiència i benefici.
El present projecta ha estat elaborat en un dels departaments de l’Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de la
universitat Rovira i Virgili de Tarragona, departament que s’encarrega del desenvolupament i elaboració de panells
solars.
Tot i la situació econòmica actual del nostre país, la qual no es molt favorable, pensem que projectes com aquest son
una gran oportunitat per perfeccionar la investigació i estudi, ja que en basem en un sistema de mesura senzill, i amb
aparell del propi laboratori i amb pocs recursos econòmics afegits.
L’objectiu del treball es realitzar un sistema de caracterització de cèl1lules solar, ens centrarem en el disseny i
procés de construcció, sistema de mesurament relativament simple. Així com la realització de les probes
experimentals necessàries per comprovar el seu correcta funcionament, amb l'objectiu de poder veure l'eficiència de
diferents tipus de cèl1lules solars elaborades al nostre centre.
Dels resultats experimentals obtinguts es conclou que el sistema de mesura dona els valors esperats, amb la
necessitat de poc temps d’experimentació i amb l’obtenció de mesures directes de les càrregues acumulades en el
sistema a causa del procés fotovoltaic.
Per a futures aplicacions del sistema un paper fonamental es el desenvolupament d’un software de gestió de dades i
per resoldre el principal problema de soroll per tal de millora el senyal cal la implementació de filtres.
Titulació: Enginyeria Tècnica en Telecomunicacions, Especialitat en Telemàtica
Data Presentació: Setembre de 2012.
Diseño de un sistema de medidas de espectroscopia de
voltaje para la caracterización de células solares orgánicas
AUTORA: Montse Sorrius Martí
DIRECTOR: Lluís Marsal Garví
Resumen. Actualmente, el uso de energías renovables está en crecimiento debido a que la existencia de las fuentes
fósiles que actualmente se utilizan para la obtención de energía acabará agotándose. Es este el motivo por el cual
cada vez se potencia mas la explotación de energías renovables, tales como la solar o eólica, para producir energía
eléctrica. Hay que destacar que son fuentes de energía que producen un reducido impacto medioambiental, con
efectos contaminantes prácticamente despreciables.
El sol es una fuente inacabable y gratuita de energía. La energía solar, dentro del grupode las llamadas energías
renovables, ofrece un potencial energético mayor del que jamás podremos consumir, un potencial que puede
utilizarse para múltiples actividades humanas
Para tener una idea, el sol envía a la tierra en 15 minutos más energía de la que la humanidad utiliza durante todo un
año. Llega a una cantidad de energía solar aproximadamente de 1,7x10^14kW, correspondiente a una potencia igual
a 170 millones de reactores nucleares de 1000MW de potencia unitaria. Cabe destacar que no toda la energía es
aprovechable, pero el potencial utilizable es mil veces superior al consumo anual de la humanidad.
La energía solar, y dentro de esta, la fotovoltaica, tiene múltiples aplicaciones en la vida diaria: desde el bombeo de
agua en lugares donde es escasa, electrificación rural, iluminación pública, señalización, etc. Desde la liberación del
mercado eléctrico, cualquier particular puede convertirse en propietario de un pequeño generador eléctrico i vender
la energía eléctrica producida a partir del sol.
El problema reside actualmente en la eficiencia a la hora de aprovechar estas energías limpias. Es este el motivo por
cual hace falta perfeccionar i desarrollar sistemas de caracterización i explotación para poder sacar más rendimiento.
El presente proyecto ha sido elaborado en uno de los departamentos de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de
la universidad Rovira i Virgili de Tarragona, departamento que es encargado del desarrollo y elaboración de paneles
solares.
A pesar de la situación económica actual, la cual no es favorable, pensamos que proyectos como este son de gran
importancia para mejorar la investigación i estudio, ya que se basa en un sistema de medición sencillo i con aparatos
del propio laboratorio i que con pocos recursos económicos son fáciles de llevar a cabo.
El objetivo del trabajo es realizar un sistema de caracterización de ledas solares, nos centramos en el diseño i
proceso de construcción, sistema de medición relativamente sencillo. Así como la realización de las pruebas
experimentales necesarias para la comprobación del correcto funcionamiento, con el objetivo de poder ver la
eficiencia de diferentes tipos de celdas solares elaboradas en nuestro centro.
De los resultados obtenidos experimentalmente se concluye que el sistema de medición da los resultados esperados,
con la necesidad de poco tiempo de experimentación i con la obtención de resultados numéricos directos de la carga
acumulada en el sistema a causa del proceso fotovoltaico
Para futuras aplicaciones del sistema un papel importante es el desarrollo de un software de gestión de datos, i por
otro lado para solucionar el principal problema de ruido i mejora de la señal sería necesaria la implementación de
filtros
Titulación: Ingeniería Técnica en Telecomunicacions, Especialidad en Telemática
Fecha Presentación: Septiembre del 2012.
Designing a system voltage spectroscopy measurements for
the characterization of organic solar cells
AUTHOR: Montse Sorrius Martí
SUPERVISOR: Lluís Marsal Garví
Abstract. During the past years the use of renewable energies has increased exponentially since the lifetime of the
fossil sources, which are nowadays the principal source of energy, decreases dramatically every day. Thus,
renewable energies, such as the solar energy or the eolic power, have become expected potential sources to produce
electric energy. It is worth mentioning the low environmental impact of these renewable sources, with almost
negligible polluting effects.
The sun is a never ending and a free source of energy. Solar energy is among the most efficient renewable sources,
offering higher potential than we could ever consume. Additionally, it is a very suitable source for multiple human
activities. In other words, the energy receive in the Earth is 15 minutes larger than the energy used by the whole
humanity every year. Approximately, the energy amount received from the sun is 1.711014 kW, which corresponds
to 170 million nuclear reactors working at 1000 MW each unitary power. Besides, even though not the entire
quantity of energy received can be used the usable potential is thousand times higher than the annual consumed of
the world.
Photovoltaic energy, within the solar energy group, has multiple applications in the daily life, i.e. water pumping,
rural electrification, public lighting, signalling, etc. Since the release of the electricity market, anyone can become
owner of a small electric generator and sell their energy obtained from the sun. The main problem lies on the low
efficient equipment to take advantage of such clean energies. For this reason, new and improve characterization and
exploitation systems are required in order to obtain more efficient processes and benefits.
The present project has been performed at the Escola Tècnica Superior d’Enginyeria of the Universitat Rovira i
Virgili of Tarragona, at the department responsible of the development of solar cells. Despite the actual
unfavourable economic situation of our country, we believe that works as the one presented in these lines are a huge
opportunity
to improve the research on the solar panels. First of all, our measurements are simple, made with machines from our
own lab and, secondly, few economic additional resources were required during the whole investigation. The main
objective of our work is the development of a new characterization system for solar cells, which is a very simple
measuring system. We have been focused on the design and the construction process of our machine. As well, we
have performed experimental assays to keep the equipment in working order and check the efficiency of different
types of solar cells constructed in our group. Our results show from the firsts experiments that the equipment
achieves the expected results. We were also able to perform direct measurements of the accumulated charges in the
system, typically formed during the photovoltaic process.
Finally, and considering future applications, it is interesting to note that the development of new software will play
an important role to solve the main problem of the noise. Furthermore, filter implementation could be the best
solution to improve the signal.
Study Program: Technical Telecommunications Engineering in Telematics
Defense Date: September – 2012.