<p>Definición: La celda fotovoltaica es el dispositivo semiconductor que convierte la luz en energía eléctrica. El voltaje inducido por la celda fotovoltaica depende de la intensidad de la luz que incide sobre ella. El nombre fotovoltaico se debe a su capacidad de producción de voltaje.
Los electrones del material semiconductor se unen mediante el enlace covalente. Las radiaciones electromagnéticas están formadas por pequeñas partículas de energía llamadas fotones. Cuando los fotones inciden sobre el material semiconductor, los electrones se energizan y comienzan a emitir.
El electrón energizado se conoce como fotoelectrones. Y el fenómeno de emisión de electrones se conoce como efecto fotoeléctrico. El funcionamiento de la celda fotovoltaica depende del efecto fotoeléctrico.
Índice de contenidos
Construcción de Célula Fotovoltaica
Los materiales semiconductores como arseniuro, indio, cadmio, silicio, selenio y galio se utilizan para fabricar las células fotovoltaicas. Para fabricar la célula se utilizan principalmente silicio y selenio.
Considere la siguiente figura que muestra las construcciones de la celda fotovoltaica de silicio. La superficie superior de la celda está hecha de una capa delgada del material tipo p para que la luz pueda entrar fácilmente en el material. Los anillos de metal se colocan alrededor de material tipo p y tipo n que actúa como sus terminales de salida positiva y negativa respectivamente.
El material semiconductor multicristalino o monocristalino constituye la única unidad de la célula fotovoltaica. La celda monocristalina se corta del volumen del material semiconductor. Las multiceldas se obtienen del material que tiene muchas caras.
La tensión de salida y la corriente obtenidas de una sola unidad de la celda son muy inferiores. La magnitud del voltaje de salida es 0.6v y la de la corriente es 0.8v. Las diferentes combinaciones de celdas se utilizan para aumentar la eficiencia de salida. Hay tres formas posibles de combinar las células fotovoltaicas.
Combinación en serie de células fotovoltaicas
Si más de dos celdas están conectadas en serie entre sí, entonces la corriente de salida de la celda permanece igual y su voltaje de entrada se duplica. El siguiente gráfico muestra la característica de salida de las células fotovoltaicas cuando se conectan en serie.
Combinación en paralelo de células fotovoltaicas
En la combinación en paralelo de las celdas, el voltaje permanece igual y la magnitud de la corriente se duplica. La curva característica de la combinación paralela de celdas se representa a continuación.
Combinación serie-paralelo de células fotovoltaicas
En la combinación de celdas en serie-paralelo, aumenta la magnitud tanto del voltaje como de la corriente. Por lo tanto, los paneles solares se fabrican utilizando la combinación serie-paralelo de las celdas.
El módulo solar se construye conectando las células solares individuales. Y la combinación de los módulos solares juntos se conoce como panel solar.
Funcionamiento de la celda fotovoltaica
La luz que incide sobre el material semiconductor puede pasar o reflejarse a través de él. La celda fotovoltaica está hecha de un material semiconductor que no es ni un conductor completo ni un aislante. Esta propiedad del material semiconductor lo hace más eficiente para convertir la energía luminosa en energía eléctrica.
Cuando el material semiconductor absorbe la luz, los electrones del material comienzan a emitir. Esto sucede porque la luz consiste en pequeñas partículas energizadas llamadas fotones. Cuando los electrones absorben los fotones, se energizan y comienzan a moverse hacia el material. Debido al efecto de un campo eléctrico, las partículas se mueven solo en una dirección y desarrollan corriente. Los materiales semiconductores tienen los electrodos metálicos por donde sale la corriente.
Considere la siguiente figura que muestra la celda fotovoltaica hecha de silicio y la carga resistiva está conectada a través de ella. La celda fotovoltaica consta de una capa de tipo P y N de material semiconductor. Estas capas se unen para formar la unión PN.
La unión es la interfaz entre el material de tipo p y tipo n. Cuando la luz cae sobre la unión, los electrones comienzan a moverse de una región a otra.
¿Cómo se instalan las células solares en la planta de energía solar?
El rastreador de punto de máxima potencia, el inversor, el controlador de carga y la batería son el nombre del aparato utilizado para convertir la radiación en voltaje eléctrico.
Rastreador de punto de máxima potencia – Es un tipo especial de rastreador digital que sigue la ubicación del sol. La eficiencia de la celda fotovoltaica depende de la intensidad de la luz solar que cae sobre ella. La potencia del sol varía con el tiempo debido al movimiento de la tierra. Entonces, para absorber la máxima luz, el panel debe moverse junto con el sol. Por lo tanto, el rastreador de punto de máxima potencia se utiliza con el panel solar.
Controlador de carga – El controlador de carga regula el voltaje extraído del panel. También protege la batería de la sobrecarga o sobretensión.
Inversor – El inversor convierte la corriente continua en corriente alterna y viceversa. La conversión es esencial porque algunos de los aparatos requieren suministro de CA para su trabajo.
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