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Publicada porleonardo sierra Modificado hace 4 años
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Energía solar fotovoltaica
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Antecedentes Primeras observaciones que relacionan luz y electricidad, s.XIX Descubrimiento del efecto fotovoltaico del Si en 1941 Primera célula solar fotovoltaica en 1954 gracias a Chapin, Fueller y Pearson
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Células solares Unidad principal del módulo fotovoltaico Funcionamiento basado en la formación de uniones entre semiconductores con distintos dopajes
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Semiconductor tipo n Al añadir P ( 5e-) a una red de Si (4e-) el conductor toma cierta conductividad debido a las cargas negativas
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Semiconductor tipo p Al añadir B (3e-) a una red de Si (4e-) aparecen huecos que actúan como cargas positivas
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Unión p-n Al poner en contacto un tipo n con un Al poner en contacto un tipo n con un tipo p: tipo p: los e- de n se difunden a p los e- de n se difunden a p los huecos de p se difunden a n los huecos de p se difunden a n Aparece una ddp entre ambas regiones (0,5V para Si) Aparece una ddp entre ambas regiones (0,5V para Si)
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Formación del campo eléctrico en la unión p-n
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Efecto fotovoltaico Conversión directa de radiación electromagnética en corriente eléctrica mediante una célula Conversión directa de radiación electromagnética en corriente eléctrica mediante una célula
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Características eléctricas de las células En presencia de luz, la corriente de salida I viene dada por la diferencia entre la corriente fotogenerada y la corriente de la célula. La curva I-V de una célula vendrá dada por:
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I SC,cel :I cuando V entre bornes es nula V OC,cel : V cuando I de la célula es nula P cel : Potencia máxima que puede generarse. Se obtiene de: P cel = I P,cel. V P,cel
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Curva característica I-V
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Dependencia de I-V con la Tª
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Tipos de células solares Principalmente, pueden ser: De Silicio monocristalinas (c-Si) De Silicio policristalinas (mc-Si) De capa delgada: - Silicio amorfo - Silicio amorfo - CuInSe 2 /CdS - CuInSe 2 /CdS - CdTe/CdS - CdTe/CdS
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Principales usos en 1998
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Células c-Si Se fabrica a partir de barras cristalinas de Si dopado con boro. Las barras se laminan en obleas de 0,3mm. Se introducen en horno a alta Tª en atm. gaseosa con alta concentración de P. Se deposita una rejilla conductora metálica
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Células mc-Si Proceso análogo al c-Si Lingotes tienen forma cuadrada por lo que los módulos tendrán mayor superficie activa Los defectos cristalográficos y las impurezas provocan disminución de la eficiencia Menos costoso económicamente
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Células de capa delgada Las más importante son a-Si Se fabrican por procesos que implican grandes volúmenes a bajo coste. Presentan bajas eficacias (6-8%)
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Comparación entre tipos de células
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Formación de módulos Varía en función del tipo de célula. Se disponen en paneles de 6, 12 o 24 V de tensión nominal. Las células se conectan en serie. Los módulos pueden ser: - Cristalinos - Cristalinos - Integrados - Integrados
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Módulos cristalinos Cubierta exterior: Protege de agentes atmosféricos. Se usa vidrio templado. Capas encapsulantes: Protege las células y las conexiones. Se usa etilvinilacetileno (EVA). Protección posterior: Protege de la humedad. Marco soporte: Da rigidez mecánica
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Sección de un módulo fotovoltaico
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Módulos integrados Se fabrican por técnicas automatizadas de bajo coste
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Instalación fotovoltaica Elementos necesarios para realizar el suministro de electricidad para satisfacer unas necesidades energéticas. Se clasifican según: Elementos necesarios para realizar el suministro de electricidad para satisfacer unas necesidades energéticas. Se clasifican según: -Potencia -Potencia - Autonomía - Autonomía
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Según potencia: - Instalación pequeña 1-5kW - Instalación mediana 5-100 kW - Instalación grande 100 kW- 1 MW - Centrales fotovoltaicas 1- 50 MW Según autonomía: - Instalaciones autónomas de la red eléctrica - Instalaciones conectadas a la red eléctrica
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Componentes de un sistema fotovoltaico Sistema de captación de energía Sistema de acumulación de energía Sistema de regulación Sistema de adaptación del suministro eléctrico. Adicionalmente puede llevar: Adicionalmente puede llevar: Sist. de transporte de energía Sist. de control, medida y protección
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Instalaciones autónomas de la red eléctrica Usadas para pequeños consumos situados en el mismo lugar o cercanías
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Ejemplos de sistemas autónomos
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Esquema de instalación fotovoltaica de una granja
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Instalaciones conectadas a la red eléctrica En este caso no se precisa ni reguladores ni acumuladores. La electricidad pasa directamente al inversor
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Ejemplo de paneles integrados Fachada terminada
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Aplicaciones
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Muchas gracias por su atención
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