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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Células solares. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía Muchos de nosotros no sospechamos que el método de obtención de electricidad a partir de la luz solar se conoce desde hace unos 130 años. El efecto fotoeléctrico fue observado por primera vez por Edmond Becquerel en 1839. Este descubrimiento accidental pasó desapercibido hasta 1873, cuando Willoughby Smith descubrió un efecto similar cuando se irradió luz sobre una placa de selenio. Y aunque sus primeros experimentos estuvieron lejos de ser perfectos, marcaron el comienzo de la historia de las células solares semiconductoras. En busca de nuevas fuentes de energía, Bell Labs inventó la célula solar de silicio, que se convirtió en la precursora de los convertidores solares fotovoltaicos actuales. No fue hasta principios de la década de 50 que la célula solar alcanzó un grado de perfección relativamente alto. La conversión de energía en celdas solares (PEC) se basa en el efecto fotovoltaico en estructuras semiconductoras no homogéneas cuando se exponen a la radiación solar. En esta página, no nos proponemos el objetivo de entrar en la física de este difícil fenómeno, por lo que describiremos brevemente el lado práctico del asunto. Puede utilizar la energía de las células solares de la misma manera que la energía de otras fuentes de energía, con la diferencia de que las células solares no temen los cortocircuitos. Cada uno de ellos está diseñado para mantener una cierta intensidad de corriente a un voltaje dado. Pero a diferencia de otras fuentes de corriente, las características de una celda solar dependen de la cantidad de luz que cae sobre su superficie. Por ejemplo, una nube entrante puede reducir la potencia de salida en más del 50 %. Además, las desviaciones en los regímenes tecnológicos implican una dispersión en los parámetros de salida de los elementos de un lote. Por lo tanto, el deseo de aprovechar al máximo los convertidores fotovoltaicos lleva a la necesidad de clasificar las celdas por corriente de salida. Como ejemplo ilustrativo de "una oveja pésima que malcría a todo el rebaño", se puede citar el siguiente: corte una sección de tubería con un diámetro mucho más pequeño en una brecha en una tubería de agua de gran diámetro, como resultado, el flujo de agua disminuirá drásticamente disminuir. Algo similar sucede en una cadena de parámetros de salida no uniformes de las células solares. Las células solares de silicio son dispositivos no lineales y su comportamiento no puede describirse mediante una fórmula simple como la ley de Ohm. En cambio, para explicar las características del elemento, puede usar una familia de curvas fáciles de entender: características de corriente-voltaje (CVC)
El voltaje de circuito abierto generado por un elemento cambia ligeramente cuando se mueve de un elemento a otro en un lote y de un fabricante a otro y es de aproximadamente 0.6 V. Este valor no depende del tamaño del elemento. La situación es diferente con la corriente. Depende de la intensidad de la luz y del tamaño del elemento, que se refiere a su superficie. Un elemento con un tamaño de 100 * 100 mm es 100 veces más grande que un elemento con un tamaño de 10 * 10 mm y, por lo tanto, bajo la misma iluminación, emitirá una corriente 100 veces mayor. Al cargar el elemento, puede trazar la dependencia de la potencia de salida del voltaje, obteniendo algo similar a lo que se muestra en la Fig. 2
La potencia pico corresponde a un voltaje de aproximadamente 0,47 V. Por lo tanto, para evaluar correctamente la calidad de una celda solar, así como para comparar las celdas entre sí en las mismas condiciones, es necesario cargarla de modo que la el voltaje de salida es de 0,47 V. Después de seleccionar los elementos solares para el trabajo, es necesario soldarlos. Los elementos en serie están equipados con rejillas colectoras de corriente, que están diseñadas para soldarles conductores. Las baterías se pueden hacer en cualquier combinación deseada. La batería más simple es una cadena de celdas conectadas en serie. También es posible conectar cadenas en paralelo, obteniendo la llamada conexión serie-paralelo. Un punto importante en el funcionamiento de las células solares es su régimen de temperatura. Cuando el elemento se calienta un grado por encima de 25оCon él, pierde 0,002 V de tensión, es decir 0,4%/grado. La Figura 3 muestra una familia de curvas CVC para temperaturas 25о C y 60о С.
En un día soleado, los elementos se calientan hasta 60-70оCon pérdida de 0,07-0,09 V cada uno. Esta es la razón principal de la disminución de la eficiencia de las celdas solares, lo que lleva a una caída en el voltaje generado por la celda. La eficiencia de una célula solar convencional oscila actualmente entre el 10 y el 16 %. Esto significa que un elemento con un tamaño de 100 * 100 mm en condiciones estándar puede generar 1-1,6 vatios. Las siguientes son reconocidas como condiciones estándar para la certificación de elementos en todo el mundo: - iluminación 1000 W/m2 - temperatura 25оС - espectro AM 1,5 (espectro solar en la latitud 45о) Publicación: alternativanergy.ru
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