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PLACAS SOLARES
Jose María Conesa Alonso
Alicia García Moreno
Lorena Lim Arriola
Miguel Marín Sánchez
José Manuel Sancho Gómez

Conceptos básicos




Efecto fotovoltaico: conversión de
luz en electricidad.
Materia: constituida por átomos
Núcleo: carga eléctrica positiva y
neutrones.
 Electrones: carga eléctrica negativa.
Los electrones de la última capa son
electrones devalencia que al unirse con
otro forman redes cristalinas.


Tipos de materiales






Conductores: electrones de valencia
poco ligados al núcleo.
Semiconductores: electrones de
valencia más ligados al núcleo.
Aislantes: configuración muy estable.
Los materiales usados en las celdas
solares son los semiconductores.

Celdas solares




Transforman directamente la energíasolar en energía eléctrica.
Energía resultante de reacciones
nucleares de fusión.

Estructura
semiconductores



Materiales: Si, Ge, P, As.
Estructura del Si:




segundo elemento del planeta más abundante.
14 electrones y 14 protones, 4e- de valencia.
se presenta en la naturaleza de dos formas distintas,
una amorfa y otra cristalizada

Semiconductor “tipo I”
Celda elemental de Si:




se unen 5 átomos del material, enlace
covalente.
no hay electrones libres, por lo cual se
denomina conductor intrínseco o “tipo I”.

Semiconductor “tipo N”




Si incorporamos
una impureza, P (5
electrones de
valencia) habrá un
electrón libre.
El material tendrá
exceso de cargas
negativas.

Semiconductor “tipo P”




Si incorporamos B(3 electrones de
valencia)
aparecerá un
hueco.
No se produce
enlace covalente y
hay exceso de
cargas positivas.

Unión “NP”









Unión de material “tipo N” y “tipo P”.
Los electrones sobrantes del material
N pasan hacia el material P y los
“huecos” del material P pasan al
material N.
Cuando la luz incide sobre el
semiconductor, se liberan electrones
del átomo deSi, se rompe el equilibrio
de la unión NP y se producen los
denominados par “electrón-hueco”.
Se genera un campo eléctrico que al
conectar una carga externa entre
ambas zonas, genera la corriente
eléctrica.
Para el Si, se pueden obtener
potenciales de aproximadamente
550mV.

Tipos de celdas de Si


Monocristalinas:






Policristalinas:





estructura atómicamuy ordenada.
rendimiento entre el 15% y el 18%.
difícil construcción, alto precio.
estructura atómica no tan ordenada como en
el monocristalino.
rendimiento entre el 12% y el 15% .

Amorfas:




estructura atómica bastante desordenada.
rendimiento es inferior al 10%.
fabricación sencilla, más barato.

Elementos de una celda
solar de Si





Un contacto superior en lazona del material
“tipo N”.
Dos semiconductores “tipo N” y “tipo P”.
Un contacto inferior en la zona del material
“tipo P”.

Características de las
celdas solares




Características I-V
 Voltaje de circuito abierto
VOC
 Corriente de cortocircuito ISC
 Potencia Máxima (rectángulo)
Factor de llenado (fill factor) :
cociente entre el rectángulo de
máxima potencia y elrectángulo
inscrito entre el voltaje de
circuito abierto y la corriente de
corto circuito. Esta medida nos
da una idea de la calidad de la
celda

Eficiencia celdas solares




Definición :Relación entre
la potencia eléctrica
generada por unidad de
área (W/m2) y la
irradiación solar incidente
(W/m2) para obtenerla
Máximas eficiencias
teóricas para las celdas
solares para diversosmateriales (J.J. Loferski
1963)

Tecnología de fabricación
de celdas solares de Silicio






Silicio monocristalino:estructura cristalina
uniforme
Silicio policristalino:estructuras ubicadas
arbitrariamente. Estos “granos” hacen que
la estructura no sea uniforme y se obtenga
una eficiencia menor
Silicio amorfo:presenta todavía bajos
niveles de eficiencias

Tecnología...