Paneles solares semiconductores. Dato de referencia
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Referencias
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Una unión p-n semiconductora capaz de convertir la radiación luminosa que incide sobre ella en corriente eléctrica se denomina fotocélula. Si se combinan eléctrica y mecánicamente varias células solares para que funcionen juntas como fuente de electricidad, obtenemos una célula solar.
Los principales materiales utilizados para fabricar células solares son el silicio y el arseniuro de galio. GaAs proporciona una mayor eficiencia de fotoconversión, hasta un 22% (para Si, aproximadamente un 17%), pero es significativamente más caro que el silicio. Además, la producción de silicio es actualmente la más desarrollada. Por estos motivos, es el material principal para la fabricación de células solares.
Bajo la influencia de la luz en la unión p-n, las regiones p y n del semiconductor adquieren cargas polares opuestas, por lo que aparece un voltaje de circuito abierto en los terminales de la fotocélula. Si se conecta un circuito externo con una carga a los terminales, la corriente fluirá a través de la carga y la fotocélula, el voltaje disminuirá y cuando los terminales estén cerrados, la corriente del circuito fluirá a través de la fotocélula.
El modo óptimo será cuando se libere la máxima potencia a la carga. Este modo corresponde al voltaje de operación en la carga y la corriente de operación a través de ella.
Estructuralmente, la batería solar es un panel plano que consta de fotocélulas y conexiones eléctricas colocadas muy juntas, protegidas en la parte frontal por una capa dura transparente. El número de fotocélulas de una batería puede variar, desde varias decenas hasta varios miles. El área del panel de los grandes paneles solares industriales puede alcanzar miles de metros cuadrados y la potencia máxima generada puede ser de decenas de kilovatios.
Los pequeños paneles solares pueden servir como fuente de energía para cargar baterías, hacer funcionar motores eléctricos para diversos fines y alimentar dispositivos de iluminación y equipos electrónicos en el campo. Estas baterías son especialmente eficaces en regiones con un número relativamente grande de días soleados al año.
Actualmente, la potencia global generada por las instalaciones solares es de 200 MW con una superficie total de baterías de 2 millones de m2.
Las posiciones de liderazgo en el mercado mundial de producción de paneles solares las ocupan Japón, Alemania y Estados Unidos, que producen hasta el 70% de todos los productos.
A continuación se detallan las características de algunas instalaciones solares domésticas de serie para diversos fines.
Además de estas instalaciones, destinadas a resolver problemas específicos, la industria nacional produce una serie de módulos solares, a partir de los cuales es posible ensamblar, como si fuera un juego de construcción, fuentes de energía eléctrica de diversas potencias. Mediante la conmutación adecuada de módulos, puede cambiar el voltaje de funcionamiento en la carga. Los parámetros del módulo se resumen en la tabla.
OSB
Una batería solar orientable OSB consta de dos paneles idénticos y un dispositivo hidromecánico que asegura que los paneles queden instalados en la posición de máxima irradiación solar. La batería está montada sobre un soporte estable.
La instalación está destinada a la carga de baterías con una tensión nominal de 12 V y a la alimentación de equipos electrónicos.
- Potencia nominal, W..... 80
- Voltaje de operación en la carga, V ..... 16,5
- Flujo nominal de energía solar incidente sobre la superficie fotosensible, W/m2.....1000
- Área de superficie fotosensible de un panel, m.....0,42
- Peso de la batería, kg.....16
- Rango de temperatura ambiente de funcionamiento, °С.....-60...+80
BSP-10
La batería solar conmutable BSP-10 está equipada con un dispositivo que permite, mediante la conmutación de grupos de células solares, obtener diferentes valores de tensión de funcionamiento. Diseñado para alimentar equipos de medición y otros equipos electrónicos.
- Potencia nominal, W..... 10
- Voltaje de operación en la carga, V ..... 4,5; 6; 9; 10,5; 12
- Flujo nominal de energía solar incidente sobre la superficie fotosensible, W/m2.....1000
- Superficie fotosensible, cm2..... 1000
- Peso de la batería, kg.....2,8
- Rango de trabajo de temperatura ambiente, °С.....-40...+80
SEFU
El sistema de suministro de energía universal fotovoltaico SEFU consta de 15 paneles solares instalados sobre un soporte y una batería tampón conectada a ellos. El sistema está diseñado para alimentar equipos de esquila de ovejas, cargar baterías externas y proporcionar electricidad doméstica en pastos remotos. El sistema puede funcionar en dos modos.
- Potencia nominal, W, en el modo de potencia de la cizalla..... 250
- carga de baterías externas ..... 200
- Voltaje de operación en la carga, V, en el modo de potencia de la cizalla ..... 41
- carga de baterías externas 16,5
- Flujo nominal de energía solar incidente sobre la superficie fotosensible de los paneles, W/m2.....1000
- Área total de la superficie fotosensible del sistema, m2.....2,2
- Peso de la batería fotovoltaica, kg.....36
- Rango de temperatura ambiente de funcionamiento, °С.....-60...+80
PSE
La central solar portátil PSE consta de dos o cuatro paneles, articulados entre sí de tal manera que se pueden plegar de forma compacta en una bolsa de viaje. La estación está destinada al suministro eléctrico de equipos de radio e instrumentos de medición en excursiones, excursiones geológicas y campamentos de montañismo.
- Potencia nominal, W, versión con dos paneles 50 con cuatro paneles.....100
- Tensión de funcionamiento en la carga, V ..... 12,5 ± 2
- Flujo nominal de energía solar incidente sobre la superficie fotosensible de los paneles, W/m2.....1000
- El área de la superficie fotosensible de uno ..... 0,26
- Peso de la central eléctrica, kg de dos paneles.....3,8
- cuatro paneles ..... 6,8
- Rango de trabajo de temperatura ambiente, °С.....60...+80
FES-60
La estación fotovoltaica FES-60 consta de dos paneles fotosensibles montados sobre un soporte rígido. La estación está diseñada para suministrar energía a los mecanismos de bombeo de miel, una bomba de agua, electrodomésticos y equipos transmisores y receptores en un colmenar móvil.
- Potencia nominal, W..... 80
- Voltaje de operación en la carga, V ..... 12
- Flujo nominal de energía solar incidente sobre una superficie fotosensible, W/m2.....600
- Rendimiento nominal de la bomba cuando se eleva agua a una altura de 7 m, m3/h ..... 0,5
- El área de la superficie fotosensible de los paneles, m2.....0,84
- Peso de la estación, kg.....35
- Rango de temperatura ambiente de funcionamiento, °С.....-40...+70
Autor: A.Yushin, Moscú
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La característica principal de esta solución es la innovadora topología buck-boost SIMO (Single Input, Multiple Output), que, con un solo inductor, proporciona 3 canales de salida independientes, cada uno de los cuales se configura por separado. Además, el microcircuito tiene un regulador LDO incorporado y puede cargar una batería de litio. Con la ayuda de una interfaz I2C bidireccional, es posible configurar el microcircuito y leer el estado actual. La corriente de salida de cada canal puede variar dentro de ciertos límites, pero la corriente de salida total no debe exceder un cierto valor.
Esta solución es adecuada para aplicaciones en las que el problema del espacio libre en la placa de circuito impreso es grave. El área de solución ocupada en la placa de circuito impreso puede ser tan baja como 30 mm2.
Parámetros técnicos:
rango de tensión de entrada 2,7...5,5 V;
corriente de salida total 300 mA;
modulación de pulsos de frecuencia;
la corriente de carga de la batería de litio es ajustable en el rango de 7,5...300 mA;
tensión de fin de carga ajustable en el rango de 3,6...4,6 V;
regulador LDO de corriente máxima 150 mA;
tres salidas de corriente configurables especiales para la conducción de LED;
corriente de consumo propio 5,6 μA (cuando 3 canales + controlador LDO están funcionando);
el área de solución en el tablero no es más de 30 mm2;
vivienda WLP-30.
Aplicaciones Típicas:
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pulseras de fitness y médicas.
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