TECNOLOGÍAS DE CELDAS SOLARES FOTOVOLTAICAS (48 hrs.)

Profesor: Dr. Arturo Maldonado Álvarez.

OBJETIVOS: El alumno de Maestría en Ingeniería Eléctrica, conocerá los más recientes avances tecnológicos e investigaciones sobre la conversión de energía fotovoltaica, desde los materiales semiconductores utilizados, el principio de funcionamiento de las celdas, los módulos fotovoltaicos, los fundamentos matemáticos, el diseño de una celda fotovoltaica, el análisis matemático de las variables del dispositivo como generador de potencia eléctrica a través de la transformación de la energía solar, el diseño y aplicación de sistemas fotovoltaicos (SFV) para ser utilizados como fuentes de energía eléctrica, la electrónica asociada tanto para la caracterización del dispositivo así como para el control de operación de los SFV. El alumno conocerá también algunas técnicas de caracterización de la celda, módulo y de los SFV mediante prácticas de laboratorio.

Contenido:

INTRODUCCIÓN.

TEMA 1: FÍSICA DE LA CELDA FOTOVOLTAICA.

I.1 Materiales semiconductores.

I.2 Efecto fotovoltaico.

I.3 Tipos de celadas FV.

I.4 Teoría de la unión P-N de semiconductores de la Celda fotovoltaica.

I.5 Representación eléctrica de la celda.

I.6 Ecuación y curva característica.

I.7 Aspectos tecnológicos de fabricación de la celda.

I.8 Diseño de una celda fotovoltaica de silicio.

I.9 Prácticas laboratorio.

TEMA 2: CIRCUITO ELÉCTRICO, VARIABLES Y CURVA CARÁCTERISTÍCA DE LA CELDA SOLAR.

2.1 Circuito eléctrico equivalente de la celda en iluminación.

2.2 Variables eléctricas de la celda.

2.3 Análisis matemático de las variables eléctricas.

2.4 Curva Característica de la celda con efecto de resistencia solar.

2.5 Condiciones de circuito corto y de circuito abierto.

2.6 Potencia eléctrica.

2.7 Condición de máxima potencia.

2.8 Eficiencia de conversión Fotovoltaica de la celda solar.

2.9 Circuito eléctrico equivalente de la celda en obscuridad.

2.10 Efecto de la temperatura de la celda.

2.11 Practicas de laboratorio.

TEMA 3: SISTEMAS FOTOVOLTAICOS.

3.1 Módulos Fotovoltaicos y características eléctricas.

3.2 Formas de conexión de módulos FV.

3.3 Batería Automotriz.

3.4 Condiciones Ambientales.

3.5 Efecto de la temperatura en las variables eléctricas del módulo.

3.6 Criterios de diseño de un sistema fotovoltaico Solar.

3.7 Materiales eléctricos y mecánicos requeridos en SFV.

3.8 Criterios técnicos de instalación.

3.9 Practicas de laboratorio.

TEMA 4: ELECTRÓNICA ASOCIADA A LOS SISTEMAS SOLARES.

1 Dispositivos eléctricos y electrónicos.

2 Diseño de circuito electrónico para medición de la curva I-V de la Celda.

3 Técnicas de diseño electrónico para la detección de potencia máxima.

4 Técnicas de diseño de un control de voltaje para baterías.

5 Técnicas de diseño de un seguidor electrónico de máxima potencia.

6 Practicas de laboratorio.

BIBLIOGRAFÍA:

  • Solar Voltaic Cells, W.D. Johnston, Jr (1980) Marcell Dekker, Inc.
  • Solar Cells Operating Principles, Technology and System Applications, Martin A. Green (1982) Prentice Hall, Inc.
  • Thin-Film Crystalline Silicon Solar Cells, Physics and Technology, Rolf Brendel (2003) Wiley-VCH.
  • Third Generation Photovoltaics, Advanced Solar Energy Conversion, Martin A. Green, (2003) Springer.
  • Thin Film Solar Cells, Next Generation Photovoltaics and its Applications, Yoshihiro Hamakawa (2004) Springer.