Física de Celdas Fotovoltaicas Cap. III: Celdas...

José L. Solis

Universidad Nacional de Ingeniería

Instituto Peruano de Energía Nuclear

Física de Celdas Fotovoltaicas

Cap. III: Celdas Solares

Unión p-n

Cap III: Fisica de Celdas Fotovoltaicas Jose Solis

Unión p-n

Directa

Inversa

Curva característica I-V de un diodo de Si

Efecto Fotovoltaico

Descuvierto en 1839 por el físico

francés Alexadre-Edmond Becquerel.

Observa que se generaban pequeñas

cantidades de corriente cuando se

iluminaba uno de los electrodos (AgCl-

Pt) de una solución electrolítica

conductora, y apreció un aumento de la

generación eléctrica con la luz.

Celdas Solares - Historia

En 1883 Charles Fritts construye la primera celda solar con una

eficiencia del 1%. La primera celda solar fue construida con el Se

con una muy delgada capa de Au.

Debido al alto costo de esta celda se utilizó para usos diferentes a

la generación de electricidad como sensores de luz en la

exposición de cámaras fotográficas.

La celda de Si proviene de la patente del inventor norteamericano

Russell Ohl (US Patent 2402662, "Light sensitive device"), y fue

construida en 1940 y patentada en 1946.

La época moderna de la celda de Si llega en 1954 en los

Laboratios Bells. Accidentalmente experimentando con

semiconductores se encontró que el Si con algunas impurezas

era muy sensible a la luz.

Daryl Chapin, Calvin Fuller y Gerald

Pearson, de los Laboratorios Bell

Telephone, desarrollan la primera

célula de silicio, la cual da origen a la

primera estructura fotovoltaica que

lograba convertir luz en electricidad

con una eficiencia razonable (6%).

La primera utilización práctica de la

generación de energía con celdas

fotovoltaicas fue en los dos primeros

satélites geoestacionarios de URSS y

La URSS lanzó su primer satélite espacial en el año 1957, y los

EEUU un año después el 1 de Febrero de 1958. En el diseño

de este se usaron células solares desarroladas por la

compañía Hoffman Electronics (8 %).

En 1967, se desarrolla la primera célula solar de película

delgada (thin film) de sulfuro de cadmio (CdS). Se descubren

nuevos materiales fotovoltaicos como el arseniuro de galio

(GaAs), arseniuro de indio (InAs) y teluro de cadmio (CdTe).

Se establecen las estrategias de implementación tipo tándem,

y células multiunión.

Entre 1974-1977, se fundan las primeras compañías

dedicadas a energía solar. Las aplicaciones terrestres superan

a las aplicaciones espaciales. La producción de paneles

fotovoltaicos en el mundo supera los 500 kW.

Curva de Experiencia en Fotovoltaicos

Costo de la Electricidad Solar

Irradiancia Solar Mundial

Situación de Energías Renovables en el Perú

Eficiencia de Conversión vs Tiempo

Costo vs Eficiencia de las tres generaciones

I: Wafers

II: Películas delgadas

III: Películas delgadas

avanzadas

Esquema Básico de una Celda Solar de Si cristalino

Menos de 0.3 mm de espesor.

Hay pérdida defotones por reflexiónóptica (1, 2, y 3).

El tiempo de vida media de los portadores es el tiempo promedio entrela generacion del par e-h y su recombinacion (Si es 1 μs). La longitudde difusion es la distancia promedio que el portador se mueve desdeel la generación hasta la recombinación (Si es 0.2 mm).

Celdas Solares Pérdidas

1) fotones con energías menores que la banda prohibida del

semiconductor; 2) pérdidas por termalización de la red; 3) y

4) pérdidas a través de la unión y los contactos; 5) pérdidas

por recombinación

Recubrimiento Antireflectante (ARC)‏

Proceso de Fabricación de Si (mc)‏

Celdas Solares - Texturización

Celdas Solares - Contacto

Celdas Solares – Curva I V

Celdas Solares – Si Policristalino

14-17 % eficiencia

Celdas Solares – Si (a)‏

Celdas Solares – Si(a)

Celdas Solares – Si

Fraunhofer ISE utilizando sinterizado de Al con laser

para fabricar celda solares de alta eficiencia (21.7%)

con contactos pasivantes en la parte posterior.

Celdas Solares PERL de Si

25% de eficiencia

Celdas Solares SUNPOWER de Si

Celdas producidas ~ 22.4% de eficiencia; nuevos

prototipos con 23.4%.

Celdas Solares Sanyo de Si

Celdas Solares – CIGS

10 – 12 % de eficiencia

Celdas Solares – CdTe

11-15 % de eficiencia

Celdas Solares – GaAs

Celdas Solares de Colorante

11 % de eficiencia

Celdas Solares Tipo Tandem

Celdas Solares Cuánticas

Estas celdas poseen capas nanométricas donde los

efectos de confinamiento cuántico extienden la

absorción de fotones a longitudes de onda más cortas.

En la región intrínseca se depositan películas

nanométricas de un material con un ancho de banda

prohibida menor que la del material de la celda y cuyo

espesor varía entre 1 nm y 10 nm.

Física de Celdas Fotovoltaicas Cap. III: Celdas...

Documents

Renovación urbana sostenible · Y la última fuente proviene de celdas solares fotovoltaicas situadas en fachadas y terrazas, las cualesconvierten la energía solar en electricidad

ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD PARA LA …¡lisis de Factibilidad para la Instalación de un Sistema de Energía Limpia Mediante Celdas Fotovoltaicas para la Alimentación Eléctrica del

CELDAS FOTOVOLTAICAS

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA SEDE QUITO - ST00… · del espectro simulado y su aplicación en celdas fotovoltaicas se encuentran garantizadas, brindando la posibilidad de ejecutar

Elaboracion y sistema de celdas fotovoltaicas para casa-habitacion

Celdas Solares o Fotovoltaicas - ISMuLismul.upra.edu/wp-content/uploads/2015/04/celdas_solares.pdfCeldas solares • Una celda solar es un artefacto que absorbe luz y transforma su

Celdas fotovoltaicas de silicio cristalino : Simulación ... · Celdas fotovoltaicas de silicio cristalino : Simulación, diseño, elaboración y caracterización Venier, Guillermo

CELDAS FOTOVOLTAICAS EN GENERACION DISTRIBUIDA · Figura 4.22 Estructuras ensambladas con la arquitectura_ 76 Figura 4.23 cableado de una instalación fotovoltaica en Chile _

Celdas fotovoltaicas - 1440

Técnicas para la evaluación de celdas solares (norma IEC ... · Introducción: •La producción mundial de módulos y celdas fotovoltaicas, alcanza más de 10,000 MW/año, suficiente

PANELES FOTOVOLTAICOS Clcr.uns.edu.ar/fae/images/FAE2019_Clase10_Fotovoltaica3.pdf · TECNOLOGÍAS DE CELDAS FOTOVOLTAICAS Las celdas de silicio cristalino ocupan el 94% del mercado

Manual de Instalacion Celdas Fotovoltaicas

PLAN Y ACUERDO ESTRATÉGICO EN CIENCIA, TECNOLOGÍA E ...€¦ · celdas solares fotovoltaicas de laboratorio. Instructivo con especificaciones técnicas a considerar de acuerdo con

SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE PUNTOS …biblioteca.cio.mx/tesis/16203.pdf · CUÁNTICOS DE CdSe CON APLICACIONES EN CELDAS FOTOVOLTAICAS CON CONFIGURACIÓN FTO/TiO 2 /CdSe/ZnS

Cinara - ircwash.org · En la fundación trabajan ingenieros conjuntamente con personal de las Ciencias Sociales ... 5.2 Sistemas fotovoltaicos de bombeo 67 5.3 Celdas fotovoltaicas,

Diseño de celdas fotovoltaicas robóticas.profesores.fi-b.unam.mx/fpga/celdarobotica.pdfposicionar las celdas de tal modo que reciben la máxima energía, en medio de clima y situaciones

Trabajo final Grupo 345 - Celdas Fotovoltaicas

SOLUCIONES EN INSTRUMENTACIÓN DE MEDIDAelectroenchufe.com/pdf/descargar/552d730e4f39e.pdf · -Análisis de paneles solares: nos permiten detectar celdas fotovoltaicas defectuosas

Caracterización estructural y eléctrica de celdas ......Caracterizar la estructura cris talina y las propiedades eléctr icas de celdas fotovoltaicas de doble capa (Si) y triple

CELDAS FOTOVOLTAICAS EN GENERACION …hrudnick.sitios.ing.uc.cl/paperspdf/pereda.pdf · Tabla 4.1 Contenido de armónicas de una onda cuadrada como función de la potencia de salida