snI . o s r uC 
osef or P ed ort neC 
Juan D. Aguilar Peña 
Departamento Ingeniería Electrónica 
Universidad de Jaén 
15/10/14 1 
Electrónica de Potencia 
INSTA LACIONES 
FOTOVOLTAICAS 
Centro de Profesorado Linares-Andújar 
Paseo de Andaluces, 58 
Linares (Jaén) 
Mayo 2011
snI . o s r uC 
osef or P ed ort neC 
Tema 3: Célula, módulo, generador 
Abella, M.A; Sistemas fotovoltaicos. S.A.P.T. Publicaciones ( Era solar) 
 Lorenzo,E; Electricidad solar. Ingeniería de los sistemas fotovoltaicos. 
Progensa 
Fundamentos, dimensionado y aplicaciones de la energía solar fotovoltaica. 
Serie Ponencias. CIEMAT. 
15/10/14 2 
Prof. Aguilar Peña. _mail:jaguilar@ujaen.es
snI . o s r uC 
osef or P ed ort neC 
Electrónica de Potencia 
Contenidos 
CONTENIDOS. (30h) 
1.- Introducción Energía Solar 
2.- Radiación Solar 
3.- Célula Solar & Módulo Fotovoltaico 
4.- Tipos de Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red 
5.- Componentes de los Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red 
6.- Diseño de Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red 
7.- Tipos de Sistemas Fotovoltaicos Autónomos 
8.- Componentes de los Sistemas Fotovoltaicos Autónomos 
9.- Diseño de Sistemas Fotovoltaicos Autónomos 
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snI . o s r uC 
osef or P ed ort neC 
Electrónica de Potencia 
Contenidos 
CONTENIDOS: Bloque I (9h) 
Introducción. Prof. J.D.Aguilar 
1.- Introducción Energía Solar 
2.- Radiación Solar 
3.- Célula Solar & Módulo Fotovoltaico 
•Introducción a las prácticas. Descripción de los 
equipos de medida. Material didáctico y software 
utilizado. 
•Herramientas informáticas 
•Conseguir Datos de Radiación Solar y 
temperatura. Localizar los accesos a las Bases de 
Datos 
•Simulación del comportamiento de una célula, 
modulo y generador FV 
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snI . o s r uC 
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Tema 3: Célula, módulo, generador 
15/10/14 5 
Electrónica de Potencia 
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snI . o s r uC 
osef or P ed ort neC 
Tema 3: Célula, módulo, Electrónica generador 
de Potencia 
DURACIÓN: 1,5 horas. 
Contenidos teóricos 
 Teoría semiconductores 
 Unión PN 
 La célula solar 
 Estructura. Funcionamiento 
 Módulo fotovoltaico 
 Partes. Parámetros. Comportamiento eléctrico 
 Métodos de estimación de la potencia 
 Método Factor de forma constante 
 Método Osterwald 
 Método Araujo-Green 
15/10/14 6 
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snI . o s r uC 
osef or P ed ort neC 
Tema 3: Célula, módulo, Electrónica generador 
de Potencia 
DURACIÓN: 1,5 horas. 
Contenidos teóricos 
 Teoría semiconductores 
 Unión PN 
 La célula solar 
 Estructura. Funcionamiento 
 Módulo fotovoltaico 
 Partes. Parámetros. Comportamiento eléctrico 
 Métodos de estimación de la potencia 
 Método Factor de forma constante 
 Método Osterwald 
 Método Araujo-Green 
15/10/14 7 
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Tema 3: Célula, módulo, generador 
f(T, N) semiconductores r = 
GaAs 
Intrínsecos 
1016 
10-2 
GaAs 
Si: 10-3 DT 
Polisilicio 
Al: 2.7x10-16 
C e n t r o d e P r o f e s 8 
snI . o s r uC 
Semiconductor intrínseco: material puro 
Semiconductor extrínseco: 
material impurificado 
G e 
Si 
Tipo de 
material 
Conductores 
Semiconductores 
Aislantes 
Resistivida d 
(Ωcm) 
1018 
105 
103 
10-3 
10-6 
Ag 
Au 
Cu:1.7x1 0-16 
Vidrio 
Plástico 
SiO2: 1016 
G e 
DT 
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C e n t r o d e P r o f e s 9 
snI . o s r uC 
Tema 3: Célula, módulo, generador 
Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es 
En los semiconductores de 
silicio (Si), la energía de 
salto de banda requerida 
por los electrones es de 
1,21 eV, mientras que en 
los de germanio (Ge) es de 
0,785 eV.
snI . o s r uC 
C e n t r o d e P r o f e s 10 
Tema 3: Célula, módulo, generador 
Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
snI . o s r uC 
C e n t r o d e P r o f e s 11 
Estructura 
cristalina Carbono-Diamante 
Tema 3: Célula, módulo, generador 
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Tema 3: Célula, módulo, generador 
14 28.086 
C e n t r o d e P r o f e s 12 
snI . o s r uC 
Si 
Silicio 
Semiconductor Energía banda 
prohibida. EG (eV) 
Carbono (C) 5.47 
Silicio (Si) 1.12 
Germanio (Ge) 0.66 
Estaño (Sn) 0.082 
Arseniuro de Galio (GaAs) 1.42 
Fosfuro de Indio (InP) 1.35 
Seleniuro de Cadmio (CdSe) 1.70 
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snI . o s r uC 
C e n t r o d e P r o f e s 13 
Tema 3: Célula, módulo, generador 
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C e n t r o d e P r o f e s 17 
snI . o s r uC 
Fundamentos célula solar BC 
BV 
EG 
E = hf >= EG 
BC 
BV 
Electrón 
Hueco 
Fotón 
BC 
BV 
Tema 3: Célula, módulo, generador
snI . o s r uC 
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Tema 3: Célula, módulo, generador 
Semiconductor tipo N 
Electrón 
libre 
+q 
Semiconductor tipo P 
-q 
Hueco 
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osef or P ed ort neC 
Tema 3: Célula, módulo, Electrónica generador 
de Potencia 
DURACIÓN: 1,5 horas. 
Contenidos teóricos 
 Teoría semiconductores 
 Unión PN 
 La célula solar 
 Estructura. Funcionamiento 
 Módulo fotovoltaico 
 Partes. Parámetros. Comportamiento eléctrico 
 Métodos de estimación de la potencia 
 Método Factor de forma constante 
 Método Osterwald 
 Método Araujo-Green 
15/10/14 19
++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ 
C e n t r o d e P r o f e s 20 
snI . o s r uC 
Tema 3: Célula, módulo, generador 
¿QQUUÉÉ DDIIRREECCCCIIÓÓNN TTOOMMAANN EESSOOSS 
EELLEECCTTRROONNEESS//HHUUEECCOOSS GGEENNEERRAADDOOSS?? 
hueco 
TTIIPPOO NN TTIIPPOO PP 
TTIIPPOO NN 
TTIIPPOO PP 
huecos 
electrones 
-- -- -- -- -- -- -- -- -- 
LLaa uunniióónn PPNN ppeerrmmiittee:: 
-AAuummeennttaarr eell bbaallaannccee ddee 
eelleeccttrroonneess//hhuueeccooss ddeell mmaatteerriiaall,, eess ddeecciirr,, 
mmooddiiffiiccaa ssuu ccoonndduuccttiivviiddaadd.. 
- HHaaccee qquuee llooss eelleeccttrroonneess//hhuueeccooss 
ggeenneerraaddooss ssee ddiirriijjaann hhaacciiaa uunnaa zzoonnaa 
ddeetteerrmmiinnaaddaa ddee llaa ccéélluullaa,, ddoonnddee ppuueeddeenn 
sseerr rreeccoolleeccttaaddooss ccoonn mmaayyoorr ffaacciilliiddaadd 
15/10/14
snI . o s r uC 
osef or P ed ort neC 
Tema 3: Célula, módulo, Electrónica generador 
de Potencia 
DURACIÓN: 1,5 horas. 
Contenidos teóricos 
 Teoría semiconductores 
 Unión PN 
 La célula solar 
 Estructura. Funcionamiento 
 Módulo fotovoltaico 
 Partes. Parámetros. Comportamiento eléctrico 
 Métodos de estimación de la potencia 
 Método Factor de forma constante 
 Método Osterwald 
 Método Araujo-Green 
15/10/14 21
snI . o s r uC 
C e n t r o d e P r o f e s 22 
Tema 3: Célula, módulo, generador 
Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
snI . o s r uC 
C e n t r o d e P r o f e s J.D.Aguilar Peña; http://voltio.ujaen.es/jaguilar 15/10/14 23 
Tema 3: Célula, módulo, generador 
Efec_fotovol.swf
snI . o s r uC 
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Tema 3: Célula, módulo, Electrónica generador 
de Potencia 
DURACIÓN: 1,5 horas. 
Contenidos teóricos 
 Teoría semiconductores 
 Unión PN 
 La célula solar 
 Estructura. Funcionamiento 
 Módulo fotovoltaico 
 Partes. Parámetros. Comportamiento eléctrico 
 Métodos de estimación de la potencia 
 Método Factor de forma constante 
 Método Osterwald 
 Método Araujo-Green 
15/10/14 24
snI . o s r uC 
C e n t r o d e P r o f e s 25 
Tema 3: Célula, módulo, generador 
Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
snI . o s r uC 
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Tema 3: Célula, módulo, Electrónica generador 
de Potencia 
LA CELULA SOLAR 
Tipos de célula 
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snI . o s r uC 
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Tema 3: Célula, módulo, Electrónica generador 
de Potencia 
•Silicio monocristalino: se obtiene cortando obleas 
de un solo cristal de silicio puro; son las más 
eficientes (entre el 15% y el 20%), pero tienen un 
coste superior. Durante 2.008 y 2.09 ocuparon el 
segundo lugar en volumen de mercado, con el 35 y 
37% del total respectivamente. 
[i] Abella, A. 2005. Sistemas Fotovoltaicos. SAPT Publicaciones Técnicas 
[ii] ASIF 2009. Hacia la consolidación de la energía solar fotovoltaica en Europa. Informe 2009
snI . o s r uC 
osef or P ed ort neC 
28 
Tema 3: Célula, módulo, Electrónica generador 
de Potencia 
•Silicio multicristalino o policristalino: 
se elaboran a partir de obleas 
formadas por muchos cristales de 
silicio; son menos eficientes (del 10% 
al 15%), pero también son más 
baratas. Durante 2.008 y 2.009 
continuó siendo la mayoritaria en 
términos de producción, alcanzando 
un volumen del 48 y 45%, 
respectivamente. 
[i] Abella, A. 2005. Sistemas Fotovoltaicos. SAPT Publicaciones Técnicas 
[ii] ASIF 2009. Hacia la consolidación de la energía solar fotovoltaica en Europa. Informe 2009
snI . o s r uC 
osef or P ed ort neC 
29 
Tema 3: Célula, módulo, Electrónica generador 
de Potencia 
•Capa fina o lámina delgada (Thin film, en inglés): 
El nombre de Capa Delgada es debido a que estas células son capas 
finas (5-6 μm) depositadas sobre sustratos baratos y asequibles 
(plástico o vidrio). 
Los materiales más importantes son el silicio amorfo (a-Si), el silicio 
policristalino en lámina delgada, el Teluro de Cadmio (CdTe), el 
Seleniuro de Cobre Indio (CuInSe2) conocido como CIS y Arseniuro de 
Galio (AsGa) 
. Estas células son las más eficientes en utilización de materia prima y 
energía durante su producción; también son menos intensivas en mano 
de obra y tienen una mayor capacidad de integración arquitectónica. 
Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
snI . o s r uC 
osef or P ed ort neC 
Tema 3: Célula, módulo, generador 
15/10/14 30 
Electrónica de Potencia 
No obstante, debe prevenirse 
la aparición de problemas de 
degradación a medio y largo 
plazo, y tienen una eficiencia 
más baja (del 7% al 10%), por 
lo que necesitan el doble de 
espacio que el polisilicio para 
producir la misma electricidad. 
Las tecnologías de Capa fina 
son las de mayor crecimiento 
en los últimos tres años; 
durante 2.007 crecieron un 
133%, llegando a alcanzar en 
2.009 el 18% del mercado 
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snI . o s r uC 
C e n t r o d e P r o f e s J.D.Aguilar Peña; http://voltio.ujaen.es/jaguilar 15/10/14 31 
Tema 3: Célula, módulo, generador
snI . o s r uC 
C e n t r o d e P r o f e s J.D.Aguilar Peña; http://voltio.ujaen.es/jaguilar 15/10/14 32 
Tema 3: Célula, módulo, generador
La célula solar 
Iph= Corriente fotogenerada 
ID= Corriente diodo o de oscuridad 
- 
V 
C e n t r o d e P r o f e s Prof. Aguilar Peña 33 
snI . o s r uC 
N 
P 
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + 
- - - - - - - - - - - - - - - - - - 
E 
Iph ID(V) 
+ 
I =Iph - ID(V) 
Tema 3: Célula, módulo, generador
Tema 3: Célula, módulo, generador 
N 
Dirección rayos solares 
Si tipo n+ 
Pérdidas por 
reflexión 
C e n t r o d e P r o f e s 34 
snI . o s r uC 
+ + + + + + + + + + + + + + 
- - - - - - - - - - - - - - - 
E 
P 
Metal 
Capa antirreflexiva 
Si tipo p 
Contacto posterior 
Pérdidas por 
transmisión 
Generación de 
pares e--h+
IDI (V) = Io[exp(eV/KT) -1] D(V) 
ù 
é 
I I I eV 
= - - 
C e n t r o d e P r o f e s 35 
snI . o s r uC 
Característica V-I de iluminación 
V 
IL 
Iph 
V 
V 
I 
) 1 ( 1 exp úû 
êë 
L o KT 
C 
Tema 3: Célula, módulo, generador
snI . o s r uC 
C e n t r o d e P r o f e s Prof. Aguilar Peña 36 
Tema 3: Célula, módulo, generador
snI . o s r uC 
C e n t r o d e P r o f e s 37 
Tema 3: Célula, módulo, generador 
Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
FF = Factor de forma = VM·IM/(VOC·ISC) (Adim) 
h = eficiencia = PM /(G·AC) (Adim.) 
C e n t r o d e P r o f e s 38 
snI . o s r uC 
Tema 3: Célula, módulo, generador 
Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es 
Donde: 
G = Irradiancia incidente (W·m-2) 
AC = Área de la célula (m2)
snI . o s r uC 
C e n t r o d e P r o f e s 39 
Característica V-I de iluminación 
Tema 3: Célula, módulo, generador 
Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
snI . o s r uC 
C e n t r o d e P r o f e s 40 
Tema 3: Célula, módulo, generador 
Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
Tema 3: Célula, módulo, generador 
é 
I I I e V IR - + úû 
V IR 
= - + - 
C e n t r o d e P r o f e s 41 
snI . o s r uC 
Efectos extrínsecos en la célula solar 
Circuito equivalente de la célula solar real 
exp ( ) 1 (2) 
P 
S 
C 
S 
L o KT 
R 
ù 
êë 
I (A) 
V (V) 
RS 
20mW 
50mW 
100mW 
0W 
I (A) 
V (V) 
RP 
1W ¥ 
250mW 
500mW
Tema 3: Célula, módulo, generador 
é 
I I I e V IR - + úû 
V IR 
= - + - 
I I Io V IRS 
ö çè 
V Vt I Io I V 
OC 
Þ = æ- ÷ ÷ø 
æ 
ln SC 
exp 
OC SC exp ÷ø 
C e n t r o d e P r o f e s 42 
snI . o s r uC 
Efectos extrínsecos en la célula solar 
exp ( ) 1 (2) 
P 
S 
C 
S 
L o KT 
R 
ù 
êë 
Si: 
•Los efectos de Rp son despreciables 
•Corriente generada IL= Corriente cortocircuito ISC 
•Exp((V+IRS)/Vt)>1 
÷ø 
= - ´ æ + 
Vt 
ö çè 
ö 
ç çè 
= 
Vt 
I 
SC 
O 
ù 
úû 
I I é 
V Voc IRS 
êë 
ö çè 
÷ø 
= - æ - + 
Vt 
SC 1 exp
snI . o s r uC 
C e n t r o d e P r o f e s Prof. Aguilar Peña 43
Influencia de la temperatura de la célula (TC) 
a irradiancia (G) constante 
» - 
V K 
0,0023 · para el Si 
dV 
OC 
dT 
C 
V V T 
C e n t r o d e P r o f e s 44 
snI . o s r uC 
Tema 3: Célula, módulo, generador 
Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es 
0,0023 ( 298) 
, 
1 
= - - 
OC OC STC C 
EL AUMENTO DE TC EMPEORA EL 
COMPORTAMIENTO DE LA CÉLULA
Influencia de la irradiancia (G) a temperatura constante de la célula (Tc) 
I I I I G L SC SC SC » = 
EL AUMENTO DE G FAVORECE EL 
COMPORTAMIENTO DE LA CÉLULA 
C e n t r o d e P r o f e s 45 
snI . o s r uC 
Tema 3: Célula, módulo, generador 
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1 
2 
1 2 ; 
G 
VOC » independiente de G 
(primera aproximación)
Tema 3: Célula, módulo, generador 
LA CELULA SOLAR 
Condiciones Estándar de Medida 
C e n t r o d e P r o f e s 46 
snI . o s r uC 
Condiciones Estándar de Medida (CEM) definidas por la Comisión 
Electrotécnica Internacional en su norma 60904-1 y recogidas en la 
Norma UNE-EN 61215 
(en inglés: STC – Standard Test Conditions) 
• TC= 25ºC (Temperatura de la célula) 
• G= 1000 W/m2 
• Distribución espectral A.M = 1,5. 
•Irradiancia incidente perpendicular. 
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snI . o s r uC 
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Tema 3: Célula, módulo, generador
snI . o s r uC 
osef or P ed ort neC 
48 
Tema 3: Célula, módulo, generador
snI . o s r uC 
osef or P ed ort neC 
Tema 3: Célula, módulo, Electrónica generador 
de Potencia 
DURACIÓN: 1,5 horas. 
Contenidos teóricos 
 Teoría semiconductores 
 Unión PN 
 La célula solar 
 Estructura. Funcionamiento 
 Módulo fotovoltaico 
 Partes. Parámetros. Comportamiento eléctrico 
 Métodos de estimación de la potencia 
 Método Factor de forma constante 
 Método Osterwald 
 Método Araujo-Green
snI . o s r uC 
C e n t r o d e P r o f e s 50 
Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
snI . o s r uC 
osef or P ed ort neC 
Electrónica de Potencia 
DURACIÓN: 1,5 horas. 
Contenidos teóricos 
 Teoría semiconductores 
 Unión PN 
 La célula solar 
 Estructura. Funcionamiento 
 Módulo fotovoltaico 
 Partes. Parámetros. Comportamiento eléctrico 
 Métodos de estimación de la potencia 
 Método Factor de forma constante 
 Método Osterwald 
 Método Araujo-Green 
51 
Tema 3: Célula, módulo, generador
snI . o s r uC 
C e n t r o d e P r o f e s 52 
Tema 3: Célula, módulo, generador 
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snI . o s r uC 
C e n t r o d e P r o f e s 53 
Tema 3: Célula, módulo, generador 
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snI . o s r uC 
osef or P ed ort neC 
DURACIÓN: 1,5 horas. 
Contenidos teóricos 
 Teoría semiconductores 
 Unión PN 
 La célula solar 
 Estructura. Funcionamiento 
 Módulo fotovoltaico 
 Partes. Parámetros. Comportamiento eléctrico 
 Métodos de estimación de la potencia 
Proporcionan la potencia del módulo a las 
condiciones deseadas a partir de los parámetros 
en STC suministrados por el fabricante. 
54 
Tema 3: Célula, módulo, generador
snI . o s r uC 
C e n t r o d e P r o f e s 55 
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Tema 3: Célula, módulo, generador
snI . o s r uC 
C e n t r o d e P r o f e s 56 
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Tema 3: Célula, módulo, generador
snI . o s r uC 
C e n t r o d e P r o f e s 57 
Tema 3: Célula, módulo, generador 
Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
snI . o s r uC 
C e n t r o d e P r o f e s 58 
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Tema 3: Célula, módulo, generador
snI . o s r uC 
osef or P ed ort neC 
Electrónica de Potencia 
DURACIÓN: 1,5 horas. 
Contenidos teóricos 
 Teoría semiconductores 
 Unión PN 
 La célula solar 
 Estructura. Funcionamiento 
 Módulo fotovoltaico 
 Partes. Parámetros. Comportamiento eléctrico 
 Métodos de estimación de la potencia 
 Método Factor de forma constante 
 Método Osterwald 
 Método Araujo-Green 
59 
Tema 3: Célula, módulo, generador
snI . o s r uC 
C e n t r o d e P r o f e s 60 
Tema 3: Célula, módulo, generador 
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Tema 3: Célula, módulo, generador 
æ + 
V N N V I R N N 
G cs ms oc G s cp mp 
G mp cp sc V 
C e n t r o d e P r o f e s 61 
snI . o s r uC 
Para el cálculo de los valores de operación de un generador fotovoltaico se puede considerar 
la siguiente expresión para definir la característica I-V del mismo [[i]]: 
Donde: 
IG es la corriente del generador fotovoltaico (A) 
VG es la tensión del generador fotovoltaico (V) 
Ncp es el número de células en paralelo del módulo fotovoltaico 
Ncs es el número de células en serie del módulo fotovoltaico 
Nmp es el número de módulos en paralelo del generador fotovoltaico 
Nms es el número de módulos en serie del generador fotovoltaico 
Isc es la corriente de cortocircuito de una célula del módulo fotovoltaico (A) 
Voc es la tensión de circuito abierto de una célula del módulo fotovoltaico (V) 
Rs es la resistencia serie de una célula del módulo fotovoltaico (W) 
Vt es el voltaje térmico (V) 
[i] M. A. Green, Solar cells. Operating principles, Technology and System Applications, 
Prentice-Hall, Nueva Jersey, 1982. 
ù 
ú úû 
ê êë é 
ö 
÷ ÷ 
ø 
ç ç 
è 
= 
t 
I N N I 
/ ( ) - / ( ) 
1 - exp 
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snI . o s r uC 
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Tema 3: Célula, módulo, generador 
Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
Tema 3: Célula, módulo, generador 
C e n t r o d e P r o f e s 15/10/14 63 
snI . o s r uC 
Efecto del problema del punto caliente sobre células de un panel 
Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
Tema 3: Célula, módulo, generador 
C e n t r o d e P r o f e s 15/10/14 64 
snI . o s r uC 
Efecto del problema del punto caliente sobre células de un panel 
Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
Tema 3: Célula, módulo, generador 
Diodo de paso 
Diodo de bloqueo 
C e n t r o d e P r o f e s 65 
snI . o s r uC 
(Cortesía M.A Ejido. Instituto Energía Solar. Madrid) 
Diodos 
Solución: Diodo de paso 
Limita descarga de 
la batería sobre 
paneles de noche
snI . o s r uC 
C e n t r o d e P r o f e s 66 
Tema 3: Célula, módulo, generador 
Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
snI . o s r uC 
C e n t r o d e P r o f e s 67 
Tema 3: Célula, módulo, generador 
Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
snI . o s r uC 
osef or P ed ort neC 
Electrónica de Potencia 
DURACIÓN: 1,5 horas. 
Contenidos teóricos 
 Teoría semiconductores 
 Unión PN 
 La célula solar 
 Estructura. Funcionamiento 
 Módulo fotovoltaico 
 Partes. Parámetros. Comportamiento eléctrico 
 Métodos de estimación de la potencia 
 Método Factor de forma constante 
 Método Osterwald 
 Método Araujo-Green 
68 
Tema 3: Célula, módulo, generador
Tema 3: Célula, módulo, generador 
GENERADOR FOTOVOLTAICO 
C e n t r o d e P r o f e s Prof. Aguilar Peña 69 
snI . o s r uC 
VGENERADOR = VMÓDULO *Nms 
IGENERADOR = IMÓDULO * Nmp 
PGENERADOR = PMÓDULO * (Nmp * Nms)
Tema 3: Célula, módulo, generador 
GENERADOR FOTOVOLTAICO 
C e n t r o d e P r o f e s 70 
snI . o s r uC 
Con carácter general, la potencia máxima que puede entregar el 
generador FV es inferior a la suma de las potencias máximas de 
los módulos que lo conforman
snI . o s r uC 
osef or P ed ort neC 
Métodos de estimación de la potencia 
 Método Factor de forma constante 
 Método Osterwald 
 Método Araujo-Green 
71 
Tema 3: Célula, módulo, generador
snI . o s r uC 
osef or P ed ort neC 
Métodos de estimación de la potencia 
 Método Factor de forma constante 
 Método Osterwald 
 Método Araujo-Green 
72 
Tema 3: Célula, módulo, generador
snI . o s r uC 
osef or P ed ort neC 
Métodos de estimación de la potencia 
 Método Factor de forma constante 
 Método Osterwald 
 Método Araujo-Green 
73 
Tema 3: Célula, módulo, generador
1200 
1000 
800 
600 
400 
200 
40,0 
35,0 
30,0 
25,0 
20,0 
15,0 
GENERADOR FOTOVOLTAICO 
Estimación de la Potencia Instantánea 
Efecto de la Irradiancia y la Temperatura 
T = TONC - 20º 
C × + 800 -2 
c a G T 
G 
P = P -g - 
G GFV * PM Tc Tc 
0,90 
0,80 
0,70 
0,60 
0,50 
0,40 
0,30 
0,20 
0,10 
[1 ( *)] 
C e n t r o d e P r o f e s 74 
snI . o s r uC 
0 
0:00:00 2:24:00 4:48:00 7:12:00 9:36:00 12:00:00 14:24:00 16:48:00 19:12:00 21:36:00 0:00:00 
tiempo 
Irradiancia G (W*m-2) 
día de febrero 
día de agosto 
10,0 
5,0 
0,0 
0:00:00 2:24:00 4:48:00 7:12:00 9:36:00 12:00:00 14:24:00 16:48:00 19:12:00 21:36:00 0:00:00 
tiempo 
Temperatura ambiente (ºC) 
día de febrero 
día de agosto 
0,00 
0:00:00 2:24:00 4:48:00 7:12:00 9:36:00 12:00:00 14:24:00 16:48:00 19:12:00 21:36:00 0:00:00 
tiempo 
kWh por kWpico instalado 
día de febrero 
día de agosto 
G 
Wm 
Irradiancia (G) 
Tª ambiente (Ta) 
Pgenerador (Watios) 
La integral del área será 
la energía producida
snI . o s r uC 
osef or P ed ort neC 
Práctica: Simulación del comportamiento de la célula solar 
75 
Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es

Tema3 celula modulo 2003_1_modi

  • 1.
    snI . os r uC osef or P ed ort neC Juan D. Aguilar Peña Departamento Ingeniería Electrónica Universidad de Jaén 15/10/14 1 Electrónica de Potencia INSTA LACIONES FOTOVOLTAICAS Centro de Profesorado Linares-Andújar Paseo de Andaluces, 58 Linares (Jaén) Mayo 2011
  • 2.
    snI . os r uC osef or P ed ort neC Tema 3: Célula, módulo, generador Abella, M.A; Sistemas fotovoltaicos. S.A.P.T. Publicaciones ( Era solar)  Lorenzo,E; Electricidad solar. Ingeniería de los sistemas fotovoltaicos. Progensa Fundamentos, dimensionado y aplicaciones de la energía solar fotovoltaica. Serie Ponencias. CIEMAT. 15/10/14 2 Prof. Aguilar Peña. _mail:jaguilar@ujaen.es
  • 3.
    snI . os r uC osef or P ed ort neC Electrónica de Potencia Contenidos CONTENIDOS. (30h) 1.- Introducción Energía Solar 2.- Radiación Solar 3.- Célula Solar & Módulo Fotovoltaico 4.- Tipos de Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red 5.- Componentes de los Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red 6.- Diseño de Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red 7.- Tipos de Sistemas Fotovoltaicos Autónomos 8.- Componentes de los Sistemas Fotovoltaicos Autónomos 9.- Diseño de Sistemas Fotovoltaicos Autónomos Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
  • 4.
    snI . os r uC osef or P ed ort neC Electrónica de Potencia Contenidos CONTENIDOS: Bloque I (9h) Introducción. Prof. J.D.Aguilar 1.- Introducción Energía Solar 2.- Radiación Solar 3.- Célula Solar & Módulo Fotovoltaico •Introducción a las prácticas. Descripción de los equipos de medida. Material didáctico y software utilizado. •Herramientas informáticas •Conseguir Datos de Radiación Solar y temperatura. Localizar los accesos a las Bases de Datos •Simulación del comportamiento de una célula, modulo y generador FV Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
  • 5.
    snI . os r uC osef or P ed ort neC Tema 3: Célula, módulo, generador 15/10/14 5 Electrónica de Potencia Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
  • 6.
    snI . os r uC osef or P ed ort neC Tema 3: Célula, módulo, Electrónica generador de Potencia DURACIÓN: 1,5 horas. Contenidos teóricos  Teoría semiconductores  Unión PN  La célula solar  Estructura. Funcionamiento  Módulo fotovoltaico  Partes. Parámetros. Comportamiento eléctrico  Métodos de estimación de la potencia  Método Factor de forma constante  Método Osterwald  Método Araujo-Green 15/10/14 6 Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
  • 7.
    snI . os r uC osef or P ed ort neC Tema 3: Célula, módulo, Electrónica generador de Potencia DURACIÓN: 1,5 horas. Contenidos teóricos  Teoría semiconductores  Unión PN  La célula solar  Estructura. Funcionamiento  Módulo fotovoltaico  Partes. Parámetros. Comportamiento eléctrico  Métodos de estimación de la potencia  Método Factor de forma constante  Método Osterwald  Método Araujo-Green 15/10/14 7 Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
  • 8.
    Tema 3: Célula,módulo, generador f(T, N) semiconductores r = GaAs Intrínsecos 1016 10-2 GaAs Si: 10-3 DT Polisilicio Al: 2.7x10-16 C e n t r o d e P r o f e s 8 snI . o s r uC Semiconductor intrínseco: material puro Semiconductor extrínseco: material impurificado G e Si Tipo de material Conductores Semiconductores Aislantes Resistivida d (Ωcm) 1018 105 103 10-3 10-6 Ag Au Cu:1.7x1 0-16 Vidrio Plástico SiO2: 1016 G e DT Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
  • 9.
    C e nt r o d e P r o f e s 9 snI . o s r uC Tema 3: Célula, módulo, generador Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es En los semiconductores de silicio (Si), la energía de salto de banda requerida por los electrones es de 1,21 eV, mientras que en los de germanio (Ge) es de 0,785 eV.
  • 10.
    snI . os r uC C e n t r o d e P r o f e s 10 Tema 3: Célula, módulo, generador Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
  • 11.
    snI . os r uC C e n t r o d e P r o f e s 11 Estructura cristalina Carbono-Diamante Tema 3: Célula, módulo, generador Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
  • 12.
    Tema 3: Célula,módulo, generador 14 28.086 C e n t r o d e P r o f e s 12 snI . o s r uC Si Silicio Semiconductor Energía banda prohibida. EG (eV) Carbono (C) 5.47 Silicio (Si) 1.12 Germanio (Ge) 0.66 Estaño (Sn) 0.082 Arseniuro de Galio (GaAs) 1.42 Fosfuro de Indio (InP) 1.35 Seleniuro de Cadmio (CdSe) 1.70 Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
  • 13.
    snI . os r uC C e n t r o d e P r o f e s 13 Tema 3: Célula, módulo, generador Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
  • 14.
    C e nt r o d e P r o f e s 17 snI . o s r uC Fundamentos célula solar BC BV EG E = hf >= EG BC BV Electrón Hueco Fotón BC BV Tema 3: Célula, módulo, generador
  • 15.
    snI . os r uC osef or P ed ort neC Tema 3: Célula, módulo, generador Semiconductor tipo N Electrón libre +q Semiconductor tipo P -q Hueco Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
  • 16.
    snI . os r uC osef or P ed ort neC Tema 3: Célula, módulo, Electrónica generador de Potencia DURACIÓN: 1,5 horas. Contenidos teóricos  Teoría semiconductores  Unión PN  La célula solar  Estructura. Funcionamiento  Módulo fotovoltaico  Partes. Parámetros. Comportamiento eléctrico  Métodos de estimación de la potencia  Método Factor de forma constante  Método Osterwald  Método Araujo-Green 15/10/14 19
  • 17.
    ++ ++ ++++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ C e n t r o d e P r o f e s 20 snI . o s r uC Tema 3: Célula, módulo, generador ¿QQUUÉÉ DDIIRREECCCCIIÓÓNN TTOOMMAANN EESSOOSS EELLEECCTTRROONNEESS//HHUUEECCOOSS GGEENNEERRAADDOOSS?? hueco TTIIPPOO NN TTIIPPOO PP TTIIPPOO NN TTIIPPOO PP huecos electrones -- -- -- -- -- -- -- -- -- LLaa uunniióónn PPNN ppeerrmmiittee:: -AAuummeennttaarr eell bbaallaannccee ddee eelleeccttrroonneess//hhuueeccooss ddeell mmaatteerriiaall,, eess ddeecciirr,, mmooddiiffiiccaa ssuu ccoonndduuccttiivviiddaadd.. - HHaaccee qquuee llooss eelleeccttrroonneess//hhuueeccooss ggeenneerraaddooss ssee ddiirriijjaann hhaacciiaa uunnaa zzoonnaa ddeetteerrmmiinnaaddaa ddee llaa ccéélluullaa,, ddoonnddee ppuueeddeenn sseerr rreeccoolleeccttaaddooss ccoonn mmaayyoorr ffaacciilliiddaadd 15/10/14
  • 18.
    snI . os r uC osef or P ed ort neC Tema 3: Célula, módulo, Electrónica generador de Potencia DURACIÓN: 1,5 horas. Contenidos teóricos  Teoría semiconductores  Unión PN  La célula solar  Estructura. Funcionamiento  Módulo fotovoltaico  Partes. Parámetros. Comportamiento eléctrico  Métodos de estimación de la potencia  Método Factor de forma constante  Método Osterwald  Método Araujo-Green 15/10/14 21
  • 19.
    snI . os r uC C e n t r o d e P r o f e s 22 Tema 3: Célula, módulo, generador Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
  • 20.
    snI . os r uC C e n t r o d e P r o f e s J.D.Aguilar Peña; http://voltio.ujaen.es/jaguilar 15/10/14 23 Tema 3: Célula, módulo, generador Efec_fotovol.swf
  • 21.
    snI . os r uC osef or P ed ort neC Tema 3: Célula, módulo, Electrónica generador de Potencia DURACIÓN: 1,5 horas. Contenidos teóricos  Teoría semiconductores  Unión PN  La célula solar  Estructura. Funcionamiento  Módulo fotovoltaico  Partes. Parámetros. Comportamiento eléctrico  Métodos de estimación de la potencia  Método Factor de forma constante  Método Osterwald  Método Araujo-Green 15/10/14 24
  • 22.
    snI . os r uC C e n t r o d e P r o f e s 25 Tema 3: Célula, módulo, generador Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
  • 23.
    snI . os r uC osef or P ed ort neC Tema 3: Célula, módulo, Electrónica generador de Potencia LA CELULA SOLAR Tipos de célula Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
  • 24.
    snI . os r uC osef or P ed ort neC Tema 3: Célula, módulo, Electrónica generador de Potencia •Silicio monocristalino: se obtiene cortando obleas de un solo cristal de silicio puro; son las más eficientes (entre el 15% y el 20%), pero tienen un coste superior. Durante 2.008 y 2.09 ocuparon el segundo lugar en volumen de mercado, con el 35 y 37% del total respectivamente. [i] Abella, A. 2005. Sistemas Fotovoltaicos. SAPT Publicaciones Técnicas [ii] ASIF 2009. Hacia la consolidación de la energía solar fotovoltaica en Europa. Informe 2009
  • 25.
    snI . os r uC osef or P ed ort neC 28 Tema 3: Célula, módulo, Electrónica generador de Potencia •Silicio multicristalino o policristalino: se elaboran a partir de obleas formadas por muchos cristales de silicio; son menos eficientes (del 10% al 15%), pero también son más baratas. Durante 2.008 y 2.009 continuó siendo la mayoritaria en términos de producción, alcanzando un volumen del 48 y 45%, respectivamente. [i] Abella, A. 2005. Sistemas Fotovoltaicos. SAPT Publicaciones Técnicas [ii] ASIF 2009. Hacia la consolidación de la energía solar fotovoltaica en Europa. Informe 2009
  • 26.
    snI . os r uC osef or P ed ort neC 29 Tema 3: Célula, módulo, Electrónica generador de Potencia •Capa fina o lámina delgada (Thin film, en inglés): El nombre de Capa Delgada es debido a que estas células son capas finas (5-6 μm) depositadas sobre sustratos baratos y asequibles (plástico o vidrio). Los materiales más importantes son el silicio amorfo (a-Si), el silicio policristalino en lámina delgada, el Teluro de Cadmio (CdTe), el Seleniuro de Cobre Indio (CuInSe2) conocido como CIS y Arseniuro de Galio (AsGa) . Estas células son las más eficientes en utilización de materia prima y energía durante su producción; también son menos intensivas en mano de obra y tienen una mayor capacidad de integración arquitectónica. Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
  • 27.
    snI . os r uC osef or P ed ort neC Tema 3: Célula, módulo, generador 15/10/14 30 Electrónica de Potencia No obstante, debe prevenirse la aparición de problemas de degradación a medio y largo plazo, y tienen una eficiencia más baja (del 7% al 10%), por lo que necesitan el doble de espacio que el polisilicio para producir la misma electricidad. Las tecnologías de Capa fina son las de mayor crecimiento en los últimos tres años; durante 2.007 crecieron un 133%, llegando a alcanzar en 2.009 el 18% del mercado Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
  • 28.
    snI . os r uC C e n t r o d e P r o f e s J.D.Aguilar Peña; http://voltio.ujaen.es/jaguilar 15/10/14 31 Tema 3: Célula, módulo, generador
  • 29.
    snI . os r uC C e n t r o d e P r o f e s J.D.Aguilar Peña; http://voltio.ujaen.es/jaguilar 15/10/14 32 Tema 3: Célula, módulo, generador
  • 30.
    La célula solar Iph= Corriente fotogenerada ID= Corriente diodo o de oscuridad - V C e n t r o d e P r o f e s Prof. Aguilar Peña 33 snI . o s r uC N P + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - E Iph ID(V) + I =Iph - ID(V) Tema 3: Célula, módulo, generador
  • 31.
    Tema 3: Célula,módulo, generador N Dirección rayos solares Si tipo n+ Pérdidas por reflexión C e n t r o d e P r o f e s 34 snI . o s r uC + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - E P Metal Capa antirreflexiva Si tipo p Contacto posterior Pérdidas por transmisión Generación de pares e--h+
  • 32.
    IDI (V) =Io[exp(eV/KT) -1] D(V) ù é I I I eV = - - C e n t r o d e P r o f e s 35 snI . o s r uC Característica V-I de iluminación V IL Iph V V I ) 1 ( 1 exp úû êë L o KT C Tema 3: Célula, módulo, generador
  • 33.
    snI . os r uC C e n t r o d e P r o f e s Prof. Aguilar Peña 36 Tema 3: Célula, módulo, generador
  • 34.
    snI . os r uC C e n t r o d e P r o f e s 37 Tema 3: Célula, módulo, generador Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
  • 35.
    FF = Factorde forma = VM·IM/(VOC·ISC) (Adim) h = eficiencia = PM /(G·AC) (Adim.) C e n t r o d e P r o f e s 38 snI . o s r uC Tema 3: Célula, módulo, generador Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es Donde: G = Irradiancia incidente (W·m-2) AC = Área de la célula (m2)
  • 36.
    snI . os r uC C e n t r o d e P r o f e s 39 Característica V-I de iluminación Tema 3: Célula, módulo, generador Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
  • 37.
    snI . os r uC C e n t r o d e P r o f e s 40 Tema 3: Célula, módulo, generador Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
  • 38.
    Tema 3: Célula,módulo, generador é I I I e V IR - + úû V IR = - + - C e n t r o d e P r o f e s 41 snI . o s r uC Efectos extrínsecos en la célula solar Circuito equivalente de la célula solar real exp ( ) 1 (2) P S C S L o KT R ù êë I (A) V (V) RS 20mW 50mW 100mW 0W I (A) V (V) RP 1W ¥ 250mW 500mW
  • 39.
    Tema 3: Célula,módulo, generador é I I I e V IR - + úû V IR = - + - I I Io V IRS ö çè V Vt I Io I V OC Þ = æ- ÷ ÷ø æ ln SC exp OC SC exp ÷ø C e n t r o d e P r o f e s 42 snI . o s r uC Efectos extrínsecos en la célula solar exp ( ) 1 (2) P S C S L o KT R ù êë Si: •Los efectos de Rp son despreciables •Corriente generada IL= Corriente cortocircuito ISC •Exp((V+IRS)/Vt)>1 ÷ø = - ´ æ + Vt ö çè ö ç çè = Vt I SC O ù úû I I é V Voc IRS êë ö çè ÷ø = - æ - + Vt SC 1 exp
  • 40.
    snI . os r uC C e n t r o d e P r o f e s Prof. Aguilar Peña 43
  • 41.
    Influencia de latemperatura de la célula (TC) a irradiancia (G) constante » - V K 0,0023 · para el Si dV OC dT C V V T C e n t r o d e P r o f e s 44 snI . o s r uC Tema 3: Célula, módulo, generador Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es 0,0023 ( 298) , 1 = - - OC OC STC C EL AUMENTO DE TC EMPEORA EL COMPORTAMIENTO DE LA CÉLULA
  • 42.
    Influencia de lairradiancia (G) a temperatura constante de la célula (Tc) I I I I G L SC SC SC » = EL AUMENTO DE G FAVORECE EL COMPORTAMIENTO DE LA CÉLULA C e n t r o d e P r o f e s 45 snI . o s r uC Tema 3: Célula, módulo, generador Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es 1 2 1 2 ; G VOC » independiente de G (primera aproximación)
  • 43.
    Tema 3: Célula,módulo, generador LA CELULA SOLAR Condiciones Estándar de Medida C e n t r o d e P r o f e s 46 snI . o s r uC Condiciones Estándar de Medida (CEM) definidas por la Comisión Electrotécnica Internacional en su norma 60904-1 y recogidas en la Norma UNE-EN 61215 (en inglés: STC – Standard Test Conditions) • TC= 25ºC (Temperatura de la célula) • G= 1000 W/m2 • Distribución espectral A.M = 1,5. •Irradiancia incidente perpendicular. Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
  • 44.
    snI . os r uC osef or P ed ort neC Tema 3: Célula, módulo, generador
  • 45.
    snI . os r uC osef or P ed ort neC 48 Tema 3: Célula, módulo, generador
  • 46.
    snI . os r uC osef or P ed ort neC Tema 3: Célula, módulo, Electrónica generador de Potencia DURACIÓN: 1,5 horas. Contenidos teóricos  Teoría semiconductores  Unión PN  La célula solar  Estructura. Funcionamiento  Módulo fotovoltaico  Partes. Parámetros. Comportamiento eléctrico  Métodos de estimación de la potencia  Método Factor de forma constante  Método Osterwald  Método Araujo-Green
  • 47.
    snI . os r uC C e n t r o d e P r o f e s 50 Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
  • 48.
    snI . os r uC osef or P ed ort neC Electrónica de Potencia DURACIÓN: 1,5 horas. Contenidos teóricos  Teoría semiconductores  Unión PN  La célula solar  Estructura. Funcionamiento  Módulo fotovoltaico  Partes. Parámetros. Comportamiento eléctrico  Métodos de estimación de la potencia  Método Factor de forma constante  Método Osterwald  Método Araujo-Green 51 Tema 3: Célula, módulo, generador
  • 49.
    snI . os r uC C e n t r o d e P r o f e s 52 Tema 3: Célula, módulo, generador Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
  • 50.
    snI . os r uC C e n t r o d e P r o f e s 53 Tema 3: Célula, módulo, generador Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
  • 51.
    snI . os r uC osef or P ed ort neC DURACIÓN: 1,5 horas. Contenidos teóricos  Teoría semiconductores  Unión PN  La célula solar  Estructura. Funcionamiento  Módulo fotovoltaico  Partes. Parámetros. Comportamiento eléctrico  Métodos de estimación de la potencia Proporcionan la potencia del módulo a las condiciones deseadas a partir de los parámetros en STC suministrados por el fabricante. 54 Tema 3: Célula, módulo, generador
  • 52.
    snI . os r uC C e n t r o d e P r o f e s 55 Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es Tema 3: Célula, módulo, generador
  • 53.
    snI . os r uC C e n t r o d e P r o f e s 56 Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es Tema 3: Célula, módulo, generador
  • 54.
    snI . os r uC C e n t r o d e P r o f e s 57 Tema 3: Célula, módulo, generador Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
  • 55.
    snI . os r uC C e n t r o d e P r o f e s 58 Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es Tema 3: Célula, módulo, generador
  • 56.
    snI . os r uC osef or P ed ort neC Electrónica de Potencia DURACIÓN: 1,5 horas. Contenidos teóricos  Teoría semiconductores  Unión PN  La célula solar  Estructura. Funcionamiento  Módulo fotovoltaico  Partes. Parámetros. Comportamiento eléctrico  Métodos de estimación de la potencia  Método Factor de forma constante  Método Osterwald  Método Araujo-Green 59 Tema 3: Célula, módulo, generador
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    snI . os r uC C e n t r o d e P r o f e s 60 Tema 3: Célula, módulo, generador Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
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    Tema 3: Célula,módulo, generador æ + V N N V I R N N G cs ms oc G s cp mp G mp cp sc V C e n t r o d e P r o f e s 61 snI . o s r uC Para el cálculo de los valores de operación de un generador fotovoltaico se puede considerar la siguiente expresión para definir la característica I-V del mismo [[i]]: Donde: IG es la corriente del generador fotovoltaico (A) VG es la tensión del generador fotovoltaico (V) Ncp es el número de células en paralelo del módulo fotovoltaico Ncs es el número de células en serie del módulo fotovoltaico Nmp es el número de módulos en paralelo del generador fotovoltaico Nms es el número de módulos en serie del generador fotovoltaico Isc es la corriente de cortocircuito de una célula del módulo fotovoltaico (A) Voc es la tensión de circuito abierto de una célula del módulo fotovoltaico (V) Rs es la resistencia serie de una célula del módulo fotovoltaico (W) Vt es el voltaje térmico (V) [i] M. A. Green, Solar cells. Operating principles, Technology and System Applications, Prentice-Hall, Nueva Jersey, 1982. ù ú úû ê êë é ö ÷ ÷ ø ç ç è = t I N N I / ( ) - / ( ) 1 - exp Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
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    snI . os r uC C e n t r o d e P r o f e s 62 Tema 3: Célula, módulo, generador Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
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    Tema 3: Célula,módulo, generador C e n t r o d e P r o f e s 15/10/14 63 snI . o s r uC Efecto del problema del punto caliente sobre células de un panel Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
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    Tema 3: Célula,módulo, generador C e n t r o d e P r o f e s 15/10/14 64 snI . o s r uC Efecto del problema del punto caliente sobre células de un panel Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
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    Tema 3: Célula,módulo, generador Diodo de paso Diodo de bloqueo C e n t r o d e P r o f e s 65 snI . o s r uC (Cortesía M.A Ejido. Instituto Energía Solar. Madrid) Diodos Solución: Diodo de paso Limita descarga de la batería sobre paneles de noche
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    snI . os r uC C e n t r o d e P r o f e s 66 Tema 3: Célula, módulo, generador Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
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    snI . os r uC C e n t r o d e P r o f e s 67 Tema 3: Célula, módulo, generador Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es
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    snI . os r uC osef or P ed ort neC Electrónica de Potencia DURACIÓN: 1,5 horas. Contenidos teóricos  Teoría semiconductores  Unión PN  La célula solar  Estructura. Funcionamiento  Módulo fotovoltaico  Partes. Parámetros. Comportamiento eléctrico  Métodos de estimación de la potencia  Método Factor de forma constante  Método Osterwald  Método Araujo-Green 68 Tema 3: Célula, módulo, generador
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    Tema 3: Célula,módulo, generador GENERADOR FOTOVOLTAICO C e n t r o d e P r o f e s Prof. Aguilar Peña 69 snI . o s r uC VGENERADOR = VMÓDULO *Nms IGENERADOR = IMÓDULO * Nmp PGENERADOR = PMÓDULO * (Nmp * Nms)
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    Tema 3: Célula,módulo, generador GENERADOR FOTOVOLTAICO C e n t r o d e P r o f e s 70 snI . o s r uC Con carácter general, la potencia máxima que puede entregar el generador FV es inferior a la suma de las potencias máximas de los módulos que lo conforman
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    snI . os r uC osef or P ed ort neC Métodos de estimación de la potencia  Método Factor de forma constante  Método Osterwald  Método Araujo-Green 71 Tema 3: Célula, módulo, generador
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    snI . os r uC osef or P ed ort neC Métodos de estimación de la potencia  Método Factor de forma constante  Método Osterwald  Método Araujo-Green 72 Tema 3: Célula, módulo, generador
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    snI . os r uC osef or P ed ort neC Métodos de estimación de la potencia  Método Factor de forma constante  Método Osterwald  Método Araujo-Green 73 Tema 3: Célula, módulo, generador
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    1200 1000 800 600 400 200 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 GENERADOR FOTOVOLTAICO Estimación de la Potencia Instantánea Efecto de la Irradiancia y la Temperatura T = TONC - 20º C × + 800 -2 c a G T G P = P -g - G GFV * PM Tc Tc 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 [1 ( *)] C e n t r o d e P r o f e s 74 snI . o s r uC 0 0:00:00 2:24:00 4:48:00 7:12:00 9:36:00 12:00:00 14:24:00 16:48:00 19:12:00 21:36:00 0:00:00 tiempo Irradiancia G (W*m-2) día de febrero día de agosto 10,0 5,0 0,0 0:00:00 2:24:00 4:48:00 7:12:00 9:36:00 12:00:00 14:24:00 16:48:00 19:12:00 21:36:00 0:00:00 tiempo Temperatura ambiente (ºC) día de febrero día de agosto 0,00 0:00:00 2:24:00 4:48:00 7:12:00 9:36:00 12:00:00 14:24:00 16:48:00 19:12:00 21:36:00 0:00:00 tiempo kWh por kWpico instalado día de febrero día de agosto G Wm Irradiancia (G) Tª ambiente (Ta) Pgenerador (Watios) La integral del área será la energía producida
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    snI . os r uC osef or P ed ort neC Práctica: Simulación del comportamiento de la célula solar 75 Prof. Aguilar Peña. e_mail:jaguilar@ujaen.es