Celdas solares

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Modelos circuitales para celdas solares hibridas

Giovanni Posada S.

El desarrollo de la tecnología de celdas solares orgánicas lleva más de veinticinco años, en los cuales los modeloscircuitales de éstas han ido evolucionando. A través de la investigación se ha evidenciado que el modelo usado para CSI no representa fielmente el comportamiento observado en las CSO.

Aunque el primermodelo usado fue el mismo que representa las CSI, el hecho de que las celdas orgánicas tengan un mecanismo de difusión diferente genera comportamientos que éste primer modelo no puede representar. Adiferencia de las celdas inorgánicas, donde los fotones generan directamente pares electrón libre-huecos, en las celdas orgánicas se generan excitones, que son relaciones coulombianas entre el electrón yel hueco cuando interaccionan con el fotón. Para romper este excitón y liberar los portadores de carga se necesita más energía que la usada en caso de las CSI.

Para disminuir este nivel de energíase han investigado diferentes posibilidades, entre ellas está el uso de nanopartículas de materiales inorgánicos. Es así que nacen las celdas solares híbridas, que se siguen considerando orgánicas,fabricadas por el proceso bulk heterojuntion.

Un modelo de circuito equivalente es muy útil en la comprensión, desarrollo y optimización de las celdas solares dado que permite determinarcuantitativamente las pérdidas de estos dispositivos.

Los modelos equivalentes existentes no relacionan muy bien las características físicas de las CSO con los parámetros del modelo. Esto es importantedeterminarlo para potenciar la capacidad de diseñar y desarrollar esta tecnología en Colombia.

Hace cincuenta años los laboratorios Bell desarrollaron las primeras celdas solares de silicio. El modeloequivalente para esta celda se muestra en la figura 1.

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Figura 1

En este modelo, V es el voltaje entre las terminales de la celda, Io1 es la corriente de saturación del diodo para una...
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