|
Teoría y construcción
Las células fotovoltaicas en un panel .
Los paneles solares utilizan la energía luminosa (fotones ) del sol para generar electricidad mediante el efecto fotovoltaico ( este es el efecto fotoeléctrico ) . La mayoría de los módulos utilizan células de silicio cristalino obleas de o una célula de película delgada sobre la base de teluro de cadmio o de silicio. El silicio cristalino , que se utiliza comúnmente en la forma de oblea en módulos fotovoltaicos (PV ) , se deriva a partir de silicio , un semi- conductor de uso común .
Con el fin de utilizar las células en aplicaciones prácticas , deben ser :
conectado eléctricamente el uno al otro y para el resto del sistema
protegido de daños mecánicos durante la fabricación, transporte, instalación y uso ( en particular contra los impactos del granizo , viento y cargas de nieve ) . Esto es especialmente importante para las células de silicio de la oblea de base que son frágiles .
protegido de la humedad , que corroe los contactos de metal e interconecta , (y para las células de capa fina de la capa de óxido conductor transparente) que disminuye el rendimiento y la vida útil .
La mayoría de los módulos suelen ser rígidos, pero hay algunos módulos flexibles disponibles , basados en células de capa fina.
Las conexiones eléctricas se realizan en serie para conseguir una tensión de salida deseada y / o en paralelo para proporcionar una cantidad deseada de capacidad de fuente de corriente .
Diodos se incluyen para evitar el sobrecalentamiento de las células en caso de sombreado parcial . Desde calentamiento de células reduce la eficiencia de funcionamiento en que es deseable minimizar el calentamiento . Muy pocos módulos incorporan características de diseño para disminuir la temperatura, sin embargo, los instaladores intentan proporcionar una buena ventilación detrás del módulo .
Nuevos diseños de módulo incluyen módulos concentradores en el que la luz se concentra mediante una serie de lentes o espejos en una matriz de células pequeñas . Esto permite el uso de células con una unidad de superficie muy alto costo por ( tales como el arseniuro de galio ) de una manera costo competitivo .
En función de la construcción de la instalación fotovoltaica puede cubrir una gama de frecuencias de la luz y puede producir electricidad a partir de ellos, pero a veces no puede cubrir todo el espectro solar ( especialmente la luz, ultravioleta, infrarroja y baja o difusa ) . Por lo tanto la mayor parte de la energía solar incidente se desperdicia cuando se utiliza para los paneles solares , aunque pueden dar eficiencias muy superiores si se ilumina con luz monocromática . Otro concepto de diseño es la de dividir la luz en distintos rangos de longitud de onda y dirigir los haces en diferentes células sintonizados a los rangos de longitud de onda apropiada . Esto se proyecta para aumentar la eficiencia en un 50 %. También , el uso de células fotovoltaicas de infrarrojos puede incrementar las eficiencias , la producción de energía por la noche .
Tipos de conversión de luz solar ( coeficiente de rendimiento ) pueden variar desde 5 hasta 18 % en la producción comercial ( paneles solares ) , que puede ser más baja que la conversión de células .
Un grupo de investigadores del MIT ha desarrollado recientemente un proceso para mejorar la eficiencia del concentrador solar luminiscente (LSC ), la cual vuelve a dirigir la luz a lo largo de un material translúcido de módulos fotovoltaicos situados a lo largo de su borde . Los investigadores han sugerido que la eficiencia puede ser mejorada por un factor de 10 sobre el antiguo diseño en tan poco como tres años ( se ha estimado que esto proporcionará una tasa de conversión del 30 % ) . Tres de los investigadores involucrados ya han comenzado su propia compañía, llamada covalente Solar , para fabricar y vender su innovación en módulos PV .
El actual líder del mercado en los módulos solares eficientes es SunPower , cuyos paneles solares tienen una tasa de conversión del 19,3 % [ 4 ] . Sin embargo , toda una serie de otras empresas ( HoloSun , Gamma Solar, NanoHorizons ) están surgiendo que también están ofreciendo nuevas innovaciones en módulos fotovoltaicos , con una tasa de conversión de alrededor del 18 %. Estas innovaciones incluyen la generación de energía en el dorso y el aumento de las salidas frontal y , sin embargo , la mayoría de estas empresas no han producido los sistemas de trabajo de sus planes de diseño , y son en su mayoría sigue mejorando activamente la tecnología . A partir del 26 de agosto 2009 se ha llegado a un mundo en el nivel récord de eficiencia del 41,6 %.
Módulos de capa fina
Película delgada , células solares de tercera generación , y la célula fotovoltaica de bajo coste
Las células solares de tercera generación están avanzadas las células de capa fina. Ellos producen conversión de alta eficiencia a bajo costo .
Módulos de capa fina rígidos
En los módulos de capa fina rígida , la célula y el módulo se fabrican en la misma línea de producción .
La célula se crea directamente sobre un sustrato de vidrio o superestrato , y las conexiones eléctricas se crean in situ , lo que se llama " integración monolítica " . El sustrato o superestrato se lamina con un encapsulante para un frente o lámina posterior , por lo general otra hoja de vidrio .
Las principales tecnologías de células de esta categoría son CdTe , o de a-Si , o a-Si + uc -Si tándem , o CIGS ( o variante ) . El silicio amorfo tiene una tasa de conversión de la luz solar de 6-12% .
Módulos de capa fina flexible
Flexibles células de película fina y módulos se crean en la misma línea de producción mediante el depósito de la capa fotoactiva y otras capas necesarias en un sustrato flexible .
Si el substrato es un aislante ( por ejemplo, poliéster o película de poliimida ) entonces la integración monolítica se puede utilizar .
Si se trata de un conductor a continuación, se debe utilizar otra técnica para la conexión eléctrica .
Las células se ensamblan en módulos mediante la laminación de ellos a un fluoropolímero incoloro transparente en la parte frontal ( típicamente ETFE o FEP ) y un polímero adecuado para la unión al sustrato final en el otro lado . El módulo flexible sólo disponible en el mercado ( en cantidades MW ) utiliza amorfo de triple unión de silicio (de Unisolar ) .
La llamada metamórfica invertida ( IMM ), las células solares multiunión hechas en la tecnología de compuesto semiconductor se acaba de convertirse comercializado en julio de 2008 . La Universidad de Michigan coche solar del que ganó la American Solar Challenge del Norte en julio de 2008 utiliza células solares flexibles de película delgada IMM .
Los requisitos para residencial y comercial son diferentes en que las necesidades residenciales son simples y pueden ser embaladas de modo que a medida que la tecnología en el progreso de células solares , y el otro equipo de la línea base, tal como el interruptor de transferencia de detección de la batería , y el voltaje del inversor todavía tienen que ser compactado y puesto en unidades para el uso residencial . El uso comercial, dependiendo del tamaño del servicio estará limitado en la arena célula fotovoltaica , y los reflectores parabólicos más complejas y concentradores solares se están convirtiendo en la tecnología dominante .
La fotovoltaica flexible y de capa fina global ( PV ) del mercado , a pesar de la precaución en la industria global de PV , se espera que experimente un CAGR de más del 35% para 2019 , superando 32GW según un importante estudio realizado por IntertechPira .
Módulo embebido electrónica
Varias compañías han comenzado a incorporar la electrónica en módulos fotovoltaicos. Esto permite la realización de seguimiento del punto de máxima potencia ( MPPT ) para cada módulo de forma individual , y la medición de los datos de rendimiento para el monitoreo y detección de fallas a nivel de módulo. Algunas de estas soluciones hacen uso de optimizadores de potencia , un convertidor de CC a CC desarrollado la tecnología para maximizar la cosecha de alimentación de los sistemas solares fotovoltaicos .
El rendimiento y la vida útil del módulo
El rendimiento del módulo es generalmente calificado bajo condiciones de prueba estándar ( STC ) : irradiación de 1000 W / m², espectro solar de AM 1,5 y temperatura del módulo a 25 ° C.
Características eléctricas incluyen la energía nominal (Pmax , medida en W ) , voltaje de circuito abierto ( VOC ) , corriente de cortocircuito (ISC , medida en amperios) , la tensión de máxima potencia ( VMPP ) , corriente máxima potencia ( IMPP ) y la eficiencia del módulo (% ) .
En kWp , kW es kilowatt y p significa "pico ", como el rendimiento máximo. La "p ", sin embargo no muestra el máximo rendimiento, sino más bien la potencia máxima según la STC
Los paneles solares deben soportar el calor , el frío , la lluvia y el granizo durante muchos años . Muchos fabricantes de módulos de silicio cristalino ofrecen garantías que aseguren la producción eléctrica durante 10 años al 90 % de la potencia nominal y 25 años al 80 %
precio
Información de los precios promedio se divide en tres categorías : los precios de compra de pequeñas cantidades ( módulos de todos los tamaños en el rango de kilovatios al año) , los compradores de gama media (por lo general hasta 10 MWp anuales) , ya los grandes compradores grandes ( explica por sí mismo , y con acceso a la precios más bajos ). a largo plazo , y sólo en el largo plazo , es evidente que una reducción sistemática de los precios de las células y módulos. Por ejemplo, en 1998 se estimó que el costo por vatio cantidad fue de $ 4.5, que era 33 veces menor que el costo en 1970 de US $ 150
De Wikipedia, la enciclopedia libre
|
. 
. 