Energía Fotovoltaica

PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 4

ENERGÍA FOTOVOLTAICA

1. OBJETIVOS
1.1. Objetivos Generales
Observar experimentalmente la conversión de energía solar en eléctrica a través de paneles fotovoltaicos.

1.2. Objetivos Específicos
Obtener curvas características para paneles fotovoltaicos de diferentes áreas de exposición.
Obtener una relación entre corriente máxima obtenible y la radiaciónluminosa incidente.
Obtener una relación entre voltaje máximo obtenible y la radiación luminosa incidente.
Obtener una relación entre voltaje máximo obtenible y temperatura superficial de la placa.
Obtener el factor de llenado de una célula fotovoltaica.

2. MARCO TEÓRICO

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA
La energía solar fotovoltaica se basa en la captación de energía solar y su transformaciónen energía eléctrica por medio de celdas fotovoltaicas.

Principio de funcionamiento

La conversión fotovoltaica se basa en el efecto fotoeléctrico, es decir, en la conversión de la energía lumínica proveniente del sol en energía eléctrica.
Consiste en la captación de la energía radiante procedente del sol, equivalente a 3,8 E20 MW.
Es emitida por su superficie a la temperatura de 13 millonesde grados (producida por las fusiones de átomos de Hidrógeno para formar Helio).
Se transmite por el espacio en forma de fotones de luz. Estos fotones atraviesan la atmósfera terrestre perdiendo parte de su energía por los impactos con la misma. Esta pérdida de energía será función de la distancia que recorre (latitud y altitud del sol) y del tipo de atmósfera que atraviesen (clara o nublada)hasta alcanzar la superficie de la Tierra.
Cuando fotones de un determinado rango de energía chocan con átomos de ciertos materiales semiconductores (el Silicio es el más representativo) les ceden su energía produciendo un desplazamiento de electrones que es en definitiva una corriente eléctrica.
Estos fotones se caracterizan por su energía y su longitud de onda (que forman lo que se llamaespectro solar). Solo una parte de este espectro (que depende del material semiconductor) es aprovechada para el desplazamiento de los electrones.
Los materiales semiconductores, para su utilización en celdas fotovoltaicas, han de ser producidos en purezas muy altas, normalmente con estructura cristalina.
Estos cristales se cortan en rebanadas muy finas (del orden de micras) y se dopan unas conelementos químicos para producir huecos atómicos, lado "p", (en el caso del Si con Boro) y otras con otros elementos para producir electrones móviles, lado "n",(con Fósforo también en el caso del Si).
La unión de una rebanada "n" con una rebanada "p" (ambas son transparentes y por tanto dejan pasar los fotones) cada una con un conductor eléctrico metálico, forman así una célula fotoeléctrica, la cualbajo la incidencia de fotones, crea una corriente de electrones corriente eléctrica continua- a través del circuito eléctrico al que estén conectados los dos conductores de la celda.

Ilustración . Principio de Funcionamiento de la energía Fotovoltaica
PANEL SOLAR

Ilustración . Esquema del sistema de Panel Fotovoltaico
Las células se montan en serie sobre paneles o módulos solares paraconseguir un voltaje adecuado a las aplicaciones eléctricas; los paneles captan la energía solar transformándola directamente en eléctrica en forma de corriente continua, que se almacena en acumuladores, para que pueda ser utilizada fuera de las horas de luz.
Los módulos fotovoltaicos admiten tanto radiación directa como difusa, pudiendo generar energía eléctrica incluso en días nublados.
En generallas células tienen potencias nominales próximas a 1Wp, lo que quiere decir que con una radiación de 1000W/m2 proporcionan valores de tensión de unos 0,5 V y una corriente de unos dos amperios.
Para obtener potencias utilizables para aparatos de mediana potencia, hay que unir un cierto número de células con la finalidad de obtener la tensión y la corriente requeridas.
Para tener más tensión hay...