Celdas Solares

Instituto Tecnológico de Querétaro
Práctica 7
Celdas Solares
Optoelectrónica
Equipo 3
Juan Enrique Martínez Maya
Salvador Blanco Negrete
Miguel Galván Becerra
26-Abril -2013
2-Mayo-2013
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Índice
OBJETIVO………………………………………………………………...3
MARCO TEORICO…………………………………………….…….3-4
MATERIAL UTILIZADO………………………………………….……5
DESARROLLO…………………………………………………………….5
RESULTADOS…………………………………………………………....6
CONCLUSIONES……………………………………………….……….7
ACTIVIDADES DE CADA INTEGRANTE………………………..7
BIBLIOGRAFIA…………………………………………………….…….8
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Objetivo
Verificar el funcionamiento de las celdas solares con y sin carga, en serie y en
paralelo
Marco Teórico
¿Qué son las celdas solares?
Las células o celdas solares son dispositivos que convierten energía solar en
electricidad, ya sea directamente vía el efecto fotovoltaico, o indirectamente
mediante la previa conversión de energía solar a calor o a energía química.
Los orígenes de celdas solares
Aunque las celdas solares eficientes han estado disponibles recién desde
mediados de los años 50, la investigación científica del efecto fotovoltaico
comenzó en 1839, cuando el científico francés, Henri Becquerel descubrió
que una corriente eléctrica podría ser producida haciendo brillar una luz
sobre ciertas soluciones químicas.
El efecto fue observado primero en un material sólido (el metal selenio) en
1877. Este material fue utilizado durante muchos años para los fotómetros,
que requerían de cantidades muy pequeñas de energía. Una comprensión
más profunda de los principios científicos, fue provista por Albert Einstein en
1905 y Schottky en 1930, la cual fue necesaria antes de que celdas solares
eficientes pudieran ser confeccionadas. Una célula solar de silicio que
convertía el 6% de la luz solar que incidía sobre ella en electricidad fue
desarrollada por Chapin, Pearson y Fuller en 1954, y esta es la clase de célula
que fue utilizada en usos especializados tales como satélites orbitales a partir
de 1958.
¿Cómo se hacen las celdas solares?
Las celdas solares de silicio se elaboran utilizando planchas (wafers)
monocristalinas, planchas policristalinas o láminas delgadas
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Las planchas monocristalinas (de aproximadamente 1/3 a 1/2 de milímetro
espesor) se cortan de un gran lingote monocristalino que se ha desarrollado a
aproximadamente 1400°C, este es un proceso muy costoso. El silicio debe ser
de una pureza muy elevada y tener una estructura cristalina casi perfecta.
Las planchas policristalinas son realizadas por un proceso de moldeo en el
cual el silicio fundido es vertido en un molde y se lo deja asentar. Entonces se
rebana en planchas. Como las planchas policristalinas son hechas por moldeo
son apreciablemente más baratas de producir, pero no tan eficiente como las
celdas monocristalinas. El rendimiento más bajo es debido a las
imperfecciones en la estructura cristalina resultando del proceso de moldeo.
¿Cómo funcionan las celdas solares?
El funcionamiento de los paneles se basa en el efecto fotovoltaico. Algunos
de los fotones, que provienen de la radiación solar, impactan sobre la
primera superficie del panel, penetrando en este y siendo absorbidos por
materiales semiconductores, tales como el silicio o el arseniuro de galio. Los
electronesson golpeados por los fotones (interaccionan) liberándose de los
átomos a los que estaban originalmente confinados.
Esto les permite circular a través del material y producir electricidad. Las
cargas positivas que se crean en los átomos que pierden los electrones, se
denominan huecos y fluyen en el sentido opuesto al de los electrones, en el
panel solar.
Material Utilizado
-
3 Paneles solares
Multímetro
Motor de CD
Luxómetro
Puntas caimán
Foco
Clavija
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Desarrollo
1. Primero se conectaron los paneles en serie y mediante el foco se les
hizo incidir luz, luego con el multímetro se midió el voltaje total de la
siguiente manera:
2. Después se cambian las puntas del multímetro en la posición adecuada
y se pone en modo corriente para tomar la medición de corriente en
corto circuito:
3. Se toman lecturas para 3 intensidades diferentes de lux y se anotaron
4. También se tomaron lecturas de los 3 paneles individualmente para las
3 diferentes intensidades
5. Después se le conecto a los paneles en serie un motor como carga pero
no se consiguió la suficiente corriente para hacerlo girar.
6. Para el siguiente paso se cambiaron las conexiones de los paneles de
serie a paralelo y se hicieron las mismas mediciones con las mismas
condiciones:
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7. Igual para la corriente:
8. También se le conecta un motor como carga pero de igual manera no
se logró hacer girar al motor:
9. Después se sacan los paneles a la luz natural del Sol y se toma solo una
medición para todo lo anterior; conectados los paneles en paralelo y
serie además de conectada la carga, pues con la luz del sol si se logró
crear la energía suficiente para hacer girar el motor.
Resultados
La tabla de mediciones del primer circuito son las siguientes:
La tabla de mediciones del segundo circuito son las siguientes:
Iluminacion (Lux)
50 Lux
150 Lux
250 Lux (disparo)
400 Lux
Vldr
7.7 V
15.4 V
16.7 V
16.3 V
Ildr
1 mA
1.7 mA
2 mA
2.5 mA
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VL
73 V
53 V
30 V
0.2 V
IL
123 mA
110 mA
78 mA
4 mA
4000 Lux
9.62 V
2.8 mA
0.19 V
4 mA
Conclusiones
Miguel Galván Becerra:
Salvador Blanco Negrete:
Juan Enrique Martínez Maya:
Gracias a esta práctica pudimos checar el funcionamiento básico de los
paneles solares y nos dimos cuenta que la luz emitida por un foco no se
compara en energía a la emitida por el sol, pues para una misma cantidad de
lux emitida por el foco y medida con el luxómetro, el sol generaba el mismo
voltaje pero muchísima mayor corriente. Así nos pudimos dar cuenta que en
el sol tenemos una gran cantidad de energía que posiblemente se este
desperdiciando.
Actividades que realizó cada integrante
Juan Enrique Martínez Maya:
Anoto todas las mediciones, ayudo a conectar los paneles en
paralelo, sostuvo los paneles bajo el sol y ayudo a hacer el reporte
Salvador Blanco Negrete:
Saco el material, tomo algunas mediciones de voltaje y corriente y
ayudo a hacer el reporte
Miguel Galván Becerra
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Hizo casi todas las conexiones y tomo algunas mediciones de voltaje y
corriente
Bibliografía
Celdas Solares, 04/07/2005, http://www.textoscientificos.com/energia/celulas
Energías Renovables, Como funcionan las celdas solares
http://www.gstriatum.com/energiasolar/blog/2010/06/23/como-funcionan-los-paneles-solaresfotovoltaicos/
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