CELDAS FOTOVOLTAICAS
Páginas: 133 (33089 palabras)
Publicado: 7 de julio de 2013
PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE
ESCUELA DE INGENIERIA
CELDAS FOTOVOLTAICAS EN
GENERACION DISTRIBUIDA
ISIDRO ELVIS PEREDA SOTO
Memoria para optar al título de
Ingeniero Civil Industrial Mención Electricidad
Profesor Supervisor:
JUAN W. DIXON
Santiago de Chile, 2005
PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE
ESCUELA DE INGENIERIA
Departamento de Ingeniería EléctricaCELDAS FOTOVOLTAICAS EN
GENERACION DISTRIBUIDA
ISIDRO ELVIS PEREDA SOTO
Memoria presentada a la Comisión integrada por los profesores:
JUAN W. DIXON R.
HUGH RUDNICK V.D.W.
LUIS VERGARA R.
Para completar las exigencias del título de
Ingeniero Civil Industrial Mención Electricidad
Santiago de Chile, 2005
A mis padres y esposa, por su apoyo
cariño y comprensión
ii AGRADECIMIENTOS
Deseo agradecer el apoyo y orientación brindado por los profesores Hugh Rudnick,
Luis Vergara y Juan Dixon, en especial a este último por sus concejos y su amistad.
Agradezco también a mi madre, padre y esposa quienes son pilares
fundamentales en mi vida.
iii
INDICE GENERAL
DEDICATORIA__________________________________________________________ ii
AGRADECIMIENTO_____________________________________________________ iii
INDICE DE FIGURAS ____________________________________________________ viii
INDICE DE TABLAS _____________________________________________________ xi
RESUMEN ______________________________________________________________ xii
ABSTRACT _____________________________________________________________ xiii
CAPITULO I.- INTRODUCCIÓN.___________________________________________ 1
CAPITULO II.- CELDAS SOLARES. ________________________________________ 7
2.1
HISTORIA DE LAS CELDAS FOTOVOLTAICAS. _______________________ 7
2.2
LA CELDA SOLAR. ________________________________________________ 9
2.2.1 Estructura de una celda solar. __________________________________________ 10
2.2.1.1 Banda Prohibida o Bandgap._________________________________________ 11
2.2.1.2 Conducción Intrínseca y Dopaje. ______________________________________ 14
2.2.1.3 Recombinación y tiempo de vida de portadores. __________________________ 17
2.2.1.4 Campo Eléctrico Interno. La juntura P-N. _______________________________ 18
2.2.1.5 Características óptimas de funcionamiento. ______________________________ 19
2.2.1.6 Contactos Eléctricos._______________________________________________ 20
2.2.1.7 Capa Antirreflectante._______________________________________________ 22
CAPITULO III.- TIPOS DE CELDAS. _______________________________________ 24
3.1 TECNOLOGÍA ACTUAL Y DEGRADACIÓN. ____________________________ 24
3.1.1 Celdas solares de silicio mono y multicristalino ____________________________ 26
3.1.1.1 Corriente de oscuridad______________________________________________ 26
3.1.1.2 Corriente fotogenerada ______________________________________________ 28
3.1.1.3 Tensión de circuito abierto ___________________________________________ 29
iv
3.1.2 Celdas solares de silicio de alto rendimiento_______________________________ 30
3.1.3 Celdas solares de silicio multicristalino __________________________________ 30
3.1.4 Celdassolares de compuestos III-V _____________________________________ 33
3.1.4.1 Celdas solares AlGaAs- GaAs ________________________________________ 34
3.1.4.2 Celdas monolíticas para dispositivos multiespectrales______________________ 35
3.1.5 Celdas solares de heterounión de compuestos II-VI, I-III-VI2 y derivados _______ 36
3.1.6 Celdas solares de materiales amorfos____________________________________ 38
3.2 FUTURO DE CELDAS FOTOVOLTAICAS. ______________________________ 40
CAPITULO IV.- EL SISTEMA FOTOVOLTAICO. ____________________________ 44
4.1 SUBSISTEMA FOTOVOLTAICO. ______________________________________ 45
4.1.1 Condiciones estándar y NCOT. _________________________________________ 46
4.1.2. Conexión de módulos fotovoltaicos. ____________________________________ 47
4.2...
ESCUELA DE INGENIERIA
CELDAS FOTOVOLTAICAS EN
GENERACION DISTRIBUIDA
ISIDRO ELVIS PEREDA SOTO
Memoria para optar al título de
Ingeniero Civil Industrial Mención Electricidad
Profesor Supervisor:
JUAN W. DIXON
Santiago de Chile, 2005
PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE
ESCUELA DE INGENIERIA
Departamento de Ingeniería EléctricaCELDAS FOTOVOLTAICAS EN
GENERACION DISTRIBUIDA
ISIDRO ELVIS PEREDA SOTO
Memoria presentada a la Comisión integrada por los profesores:
JUAN W. DIXON R.
HUGH RUDNICK V.D.W.
LUIS VERGARA R.
Para completar las exigencias del título de
Ingeniero Civil Industrial Mención Electricidad
Santiago de Chile, 2005
A mis padres y esposa, por su apoyo
cariño y comprensión
ii AGRADECIMIENTOS
Deseo agradecer el apoyo y orientación brindado por los profesores Hugh Rudnick,
Luis Vergara y Juan Dixon, en especial a este último por sus concejos y su amistad.
Agradezco también a mi madre, padre y esposa quienes son pilares
fundamentales en mi vida.
iii
INDICE GENERAL
DEDICATORIA__________________________________________________________ ii
AGRADECIMIENTO_____________________________________________________ iii
INDICE DE FIGURAS ____________________________________________________ viii
INDICE DE TABLAS _____________________________________________________ xi
RESUMEN ______________________________________________________________ xii
ABSTRACT _____________________________________________________________ xiii
CAPITULO I.- INTRODUCCIÓN.___________________________________________ 1
CAPITULO II.- CELDAS SOLARES. ________________________________________ 7
2.1
HISTORIA DE LAS CELDAS FOTOVOLTAICAS. _______________________ 7
2.2
LA CELDA SOLAR. ________________________________________________ 9
2.2.1 Estructura de una celda solar. __________________________________________ 10
2.2.1.1 Banda Prohibida o Bandgap._________________________________________ 11
2.2.1.2 Conducción Intrínseca y Dopaje. ______________________________________ 14
2.2.1.3 Recombinación y tiempo de vida de portadores. __________________________ 17
2.2.1.4 Campo Eléctrico Interno. La juntura P-N. _______________________________ 18
2.2.1.5 Características óptimas de funcionamiento. ______________________________ 19
2.2.1.6 Contactos Eléctricos._______________________________________________ 20
2.2.1.7 Capa Antirreflectante._______________________________________________ 22
CAPITULO III.- TIPOS DE CELDAS. _______________________________________ 24
3.1 TECNOLOGÍA ACTUAL Y DEGRADACIÓN. ____________________________ 24
3.1.1 Celdas solares de silicio mono y multicristalino ____________________________ 26
3.1.1.1 Corriente de oscuridad______________________________________________ 26
3.1.1.2 Corriente fotogenerada ______________________________________________ 28
3.1.1.3 Tensión de circuito abierto ___________________________________________ 29
iv
3.1.2 Celdas solares de silicio de alto rendimiento_______________________________ 30
3.1.3 Celdas solares de silicio multicristalino __________________________________ 30
3.1.4 Celdassolares de compuestos III-V _____________________________________ 33
3.1.4.1 Celdas solares AlGaAs- GaAs ________________________________________ 34
3.1.4.2 Celdas monolíticas para dispositivos multiespectrales______________________ 35
3.1.5 Celdas solares de heterounión de compuestos II-VI, I-III-VI2 y derivados _______ 36
3.1.6 Celdas solares de materiales amorfos____________________________________ 38
3.2 FUTURO DE CELDAS FOTOVOLTAICAS. ______________________________ 40
CAPITULO IV.- EL SISTEMA FOTOVOLTAICO. ____________________________ 44
4.1 SUBSISTEMA FOTOVOLTAICO. ______________________________________ 45
4.1.1 Condiciones estándar y NCOT. _________________________________________ 46
4.1.2. Conexión de módulos fotovoltaicos. ____________________________________ 47
4.2...
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