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1 ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERIA JULIO GARAVITO 

Celdas Fotovoltaicas (Mayo 2019) Mateo Sánchez Cruz – [email protected] Materiales Electrónicos - MELC I.    

OBJETIVOS

Identificar el trabajo adecuado de las uniones tipo P y tipo N. Comprender los principios de la generación de iones cuando se juntan los materiales tipo P y tipo. Caracterizar la topología de celdas fotovoltaicas en la producción de voltaje y corriente. Aplicar las celdas fotovoltaicas en el diseño de circuitos electrónicos. II. MARCO TEÓRICO

Los paneles o módulos fotovoltaicos (llamados comúnmente paneles solares, aunque esta denominación abarca además otros dispositivos) están formados por un conjunto de células fotovoltaicas que producen electricidad a partir de la luz que incide sobre ellos mediante el efecto fotoeléctrico. Los paneles fotovoltaicos, en función del tipo de célula que los forman, se dividen en:  

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Cristalinas Monocristalinas: se componen de secciones de un único cristal de silicio (Si) (reconocibles por su forma circular u octogonal, donde los 4 lados cortos, si se puede apreciar en la imagen, se aprecia que son curvos, debido a que es una célula circular recortada). Policristalinas: cuando están formadas por pequeñas partículas cristalizadas. Amorfas: cuando el silicio no se ha cristalizado.

Su efectividad es mayor cuanto mayor son los cristales, pero también su peso, grosor y costo. El rendimiento de las primeras puede alcanzar el 22 % mientras que el de las últimas puede no llegar al 10 %, sin embargo, su costo y peso es muy inferior. Una célula fotoeléctrica, también llamada celda, fotocélula o célula fotovoltaica, es un dispositivo electrónico que permite transformar la energía lumínica (fotones) en energía eléctrica (flujo de electrones libres) mediante el efecto fotoeléctrico, generando energía solar fotovoltaica. Compuesto de un material que presenta efecto fotoeléctrico: absorben fotones de luz y emiten electrones. Cuando estos electrones libres son capturados, el resultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada como electricidad.

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El costo de los paneles fotovoltaicos se ha reducido de forma constante desde que se fabricaron las primeras células solares comerciales y su coste medio de generación eléctrica ya es competitivo con las fuentes de energía convencionales en un creciente número de regiones geográficas, alcanzando la paridad de red. III. DESARROLLO DE LA PRACTICA La práctica de laboratorio consiste principalmente en identificar los cambios físico-eléctricos en un circuito con un panel fotovoltaico, haciendo uso de una foto celda, para ello se hace el respectivo montaje mostrado continuación.

2 ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERIA JULIO GARAVITO Para la medición de voltaje y corriente se hace en dos etapas; con panel fotovoltaico tapado y con el panel recibiendo la luz solar. Por último, se debe responder la pregunta: ¿Qué relación se encuentra entre la corriente y la intensidad lumínica? IV. ANÁLISIS DE DATOS Al hacer las respectivas mediciones de voltaje, corriente y temperatura los datos arrojados fueron los siguientes: Tapado Sin Tapar

Voltaje 0,018 v 0,108 v

Corriente 0,30 mA 0,50 mA

La relación que se encuentra entre la corriente y la intensidad lumínica es que nos da una idea de la cantidad de luz que emite una fuente de luz independiente, por ejemplo, una bombilla, en todas las direcciones del espacio. Por contra, si pensamos en un proyector es fácil ver que sólo ilumina en una dirección. Parece claro que necesitamos conocer cómo se distribuye el flujo en cada dirección del espacio y para eso definimos la intensidad luminosa. Además, la intensidad luminosa permite evaluar cuanta parte del flujo luminoso de una fuente se propaga en una determinada dirección dentro de un ángulo sólido unitario que tenga el vértice en la fuente de luz y como eje, la dirección de propagación.

Un resumen en donde se puede evidenciar los beneficios de la energía fotovoltaica es: Renovable, Inagotable, No contaminante, Dimensionable desde grandes plantas a sistemas domiciliarios, Apta para zonas rurales o aisladas, Contribuye al desarrollo sostenible y Fomenta el empleo local. Por último, en la práctica se identificó la relación ente corriente e intensidad de luz ya que dependiendo de la cantidad de luz suministrada la panel fotovoltaico se pudo ver como la intensidad de luz aumento en el led de prueba y de ahí concluir como a medida de que aumentaba la luz corriente también y así hacer que la diferencia de potencial en el led también aumente es decir, que la corriente es directamente proporcional a la intensidad luminosa. VI. CONCLUSIONES 

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El fenómeno de la luz desde el punto de vista de su medición se estudia en la disciplina conocida como fotometría. En este marco de referencia, la intensidad luminosa indica la cantidad de luz que es percibida. Desde un parámetro matemático, la intensidad luminosa es algo que se puede medir, para lo cual se emplea la unidad conocida como candela. En este sentido, hay que recordar que la luz tiene unidades de medición diversas (lumen, lux, lumen por vatio y otras) y cada una de ellas sirve para medir algún aspecto de la luz. No hay que olvidar que la luz es una forma de energía, concretamente de energía electromagnética. V. ANÁLISIS DE RESULTADOS La energía solar fotovoltaica transforma de manera directa la luz solar en electricidad empleando una tecnología basada en el efecto fotovoltaico. Al incidir la radiación del sol sobre una de las caras de una célula fotoeléctrica (que conforman los paneles) se produce una diferencia de potencial eléctrico entre ambas caras que hace que los electrones salten de un lugar a otro, generando así corriente eléctrica. Existen tres tipos de paneles solares: fotovoltaicos, generadores de energía para las necesidades de nuestros hogares; térmicos, que se instalan en casas con recepción directa de sol; y termodinámicos, que funcionan a pesar de la variación meteorológica, es decir, aunque sea de noche, llueva o esté nublado.

La conclusión fundamental que podemos obtener de esta práctica de laboratorio es que la energía solar fotovoltaica es una alternativa factible tecnológica y económicamente viable dentro del contexto actual tan marcado por un aumento del precio de la energía eléctrica. La producción de energía fotovoltaica se realiza de manera limpia, directa y elegante por ende esta tiende a proyectarse como una de las mejores alternativas a nivel mundial para obtener energía eléctrica. La generación de energía fotovoltaica trae consigo un sinnúmero de ventajas creemos que todos los países deberían implementar este nuevo sistema ya que gracias a ello se contribuye con la naturaleza y este es además muy rentable en cuanto a lo económico. VII. BIBLIOGRAFÍA

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HTTPS://ES.WIKIPEDIA.ORG/WIKI/PANEL_FOTOVOLTAI CO

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HTTPS://ES.SLIDESHARE.NET/DAKIERTEHUT/ENERGIASOLAR-FOTOVOLTAICA

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HTTP://WWW.TI.COM/LIT/DS/SYMLINK/LM35.PDF