FISICA






La Universidad Católica de Loja
UNIVERSIDAD TÉCNICA
PARTICULAR DE LOJA
Física
Energía Solar Fotovoltaica
Fecha:
19/Mayo/2015
Estudiantes:
Andrea Stefania Matailo
Lynda Jessenia Riofrio
Jessica Maribel Castillo
Energía Solar Fotovoltaica
La energía solar fotovoltaica o tecnología fotovoltaica se define como aquella usada para el aprovechamiento eléctrico de la energía solar y que se derivade las llamadas celdas fotoeléctricas, por medio de las cuales la luz solar se transforma en forma directa en electricidad, aprovechando para esto las propiedades de los materiales semiconductores. Aun cuando un arreglo fotovoltaico produce potencia cuando se expone a la luz del sol, se requiere de algunas otras componentes para conducir, controlar, convertir, distribuir y almacenar en formaapropiada la energía producida.
Fundamentos Físicos de la energía solar fotovoltaica
Los semiconductores son utilizados en la fabricación de las celdas solares porque la energía que liga a los electrones de valencia al núcleo es similar a la energía que poseen los fotones que constituyen la luz solar. Por lo tanto, cuando la luz solar incide sobre el conductor (generalmente silicio), susfotones suministran la cantidad de energía necesaria a los electrones de valencia para que se rompan los enlaces y queden libres para circular por el material. Por cada electrón que se libera, aparece un hueco. Dichos huecos se comportan como partículas con carga positiva (+). Cuando en el semiconductor se generan pares electrón-hueco debido a la absorción de la luz, se dice que hay una fotogeneraciónde portadores de carga negativos y positivos, los cuales contribuyen a disminuir la resistencia eléctrica del material. Este es el principio básico de operación de las fotorresistencias.
Cuando la radiación luminosa en forma de fotones es absorbida por los semiconductores se generan, en exceso de su concentración en equilibrio, pares de portadores de carga eléctrica, electrones y huecos, loscuales deben de ser separados por la energía de los fotones, viajan bajo un gradiante de concentración hacia la unión en donde son separados por efecto de campo eléctrico. Esta separación envía electrones fotogenerados a la capa n y huecos generados a la capa p, creándose una diferencia de potencial entre las superficies superior e inferior de las capas.
La acumulación de cargas en las superficiesdel dispositivo da como resultado un voltaje eléctrico que se puede medir externamente. La unidad de medición es el voltio. Este voltaje fotogenerado es lo que se conoce como efecto fotovoltaico.
Si se establece un circuito eléctrico externo entre las dos superficies, los electrones acumulados fluirán a través de él regresando a su posición inicial. Este flujo de electrones forma lo que se llamauna corriente fotogenerada o fotovoltaica (FV).
La potencia eléctrica es aquella que se genera o se consume en un instante dado, se especifica por el voltaje que obliga a los electrones a producir la corriente eléctrica continua y se expresa como:
P= V*I
P= Potencia V=Voltaje I= Corriente
La unidad de potencia eléctrica es el vatio (1vatio=1voltio. 1 amperio). Y en cuanto a la energía eléctrica, E, es la potencia generada o consumida en un período de tiempo t y se define como:
E=P*t
Si el tiempo de consumo está dado en horas entonces las unidades para la energía producida serán: vatio-hora. Otra unidad utilizada es el julio (1 julio=1 vatio por segundo), 1 kWh= 3,6x106 J.
La celda fotovoltaica
La conversión de la radiación solar en unacorriente eléctrica tiene lugar en la celda fotovoltaica que es un dispositivo formado por una muy delgada lámina de un material semiconductor, frecuentemente silicio. Generalmente, una celda fotovoltaica tiene un tamaño de 10 por 10cm, un grosor que varía entre los 0.25 y 0,35mm y una forma generalmente cuadrada. Para la fabricación de celdas, el material actualmente más utilizado por la...