Celdas

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 2.2 HISTORIA DE LAS CELDAS FOTOVOLTAICAS. _______________________ 7 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 Celdas solares 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 DECELDAS 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 SUBSISTEMA DE ALMACENAMIENTO...