celdas solares

CAPÍTULO 2

CONTROL DIGITAL PARA CONVERTIDOR MULTINIVEL
ALIMENTADO CON ENERGÍA SOLAR

CAPÍTULO 2
Funcionamiento de las celdas solares.
2.1 Introducción.
En este capítulo se describe el efecto fotovoltaico desde
su descubrimiento, se muestra los tipos de celdas solares, su
estructura, eficiencia. Además se muestra el mapa de la
radiación que llega a nuestro planeta, cómo se orientandichas
celdas, los tipos de sistemas en base a energía solar y por
último
los
sistemas
de
almacenamiento
de
la
energía
proveniente de las celdas solares, como son las baterías y el
mantenimiento necesario para asegurar un buen funcionamiento
del sistema de conversión de energía de CD-CA.
2.2 Celdas solares

(Celdas Fotovoltaicas).

Fotovoltaica
es
la
conversión
directa
de
luzen
electricidad a nivel atómico. Algunos materiales presentan una
propiedad conocida como efecto fotoeléctrico que hace que
absorban fotones de luz y emitan electrones. Cuando estos
electrones libres son capturados, el resultado es una
corriente eléctrica que puede ser utilizada como electricidad.
El primero en notar el efecto fotoeléctrico fue el físico
francés Edmund Becquerel, en 1839.Él encontró que ciertos
materiales
producían
pequeñas
cantidades
de
corriente
eléctrica cuando eran expuestos a la luz. En 1905, Albert
Einstein describió la naturaleza de la luz y el efecto
fotoeléctrico,
en
el
cual
está
basada
la
tecnología
fotovoltaica. Por este trabajo, se le otorgó más tarde el
premio Nobel de física. El primer módulo fotovoltaico fue
construído en losLaboratorios Bell en 1954. Fue descrito como
una batería solar y era más que nada una curiosidad, ya que
resultaba
demasiado
costoso
como
para
justificar
su
utilización a gran escala. En la década de los 60's, la
industria espacial comenzó por primera vez a hacer uso de esta
tecnología para proveer la energía eléctrica a bordo de las
naves espaciales. A través de los programas espaciales, latecnología avanzó, alcanzó un alto grado de confiabilidad y se
redujo su costo. Durante la crisis de energía en la década de
los 70's, la tecnología fotovoltaica empezó a ganar

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CAPÍTULO 2

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reconocimiento como una fuente de energía para aplicaciones no
relacionadas con el espacio [2].
La Fig.2.1 ilustrala operación de una celda fotovoltáica,
llamada también celda solar.

Fig. 2.1 Funcionamiento y elementos de una celda solar.[2]
Las celdas solares están hechas de la misma clase de
materiales semiconductores, tales como el silicio, que se usan
en la industria microelectrónica. Para las celdas solares, una
delgada rejilla semiconductora es especialmente tratada para
formar un campoeléctrico, positivo en un lado y negativo en
el otro. Cuando la energía luminosa llega hasta la celda
solar, los electrones son golpeados y sacados de los átomos
del material semiconductor. Si ponemos conductores eléctricos
tanto del lado positivo como del negativo de la rejilla,
formando un circuito eléctrico, los electrones pueden ser
capturados en forma de una corriente eléctrica, es decir, enelectricidad. La electricidad puede entonces ser usada para
suministrar potencia a una carga, por ejemplo para encender
una luz o energizar un equipo eléctrico.[6]
Varios módulos pueden ser conectados unos con otros para
formar un arreglo Fig.2.2. En general, cuánto más grande es el
área de un módulo o arreglo, más electricidad será producida.
Los módulos y arreglos fotovoltaicos producencorriente
directa (CD). Estos arreglos pueden ser conectados tanto en
serie como en paralelo para producir cualquier cantidad de
voltaje o corriente que se requiera.

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Fig.2.2 Arreglo de celdas.[2]

Fig. 2.3

Tandem.[2]

Hoy en día, los dispositivos fotovoltaicos (FV) más
comunes usan una...