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Universidad de Costa Rica
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Eléctrica
IE1117– Energía Solar Fotovoltaica
I ciclo 2015
Profesor
José Antonio Conejo Badilla
Laboratorio 1
José Pablo Fernández Porras
Junio de 2015
Experimento 2
¿Qué sucede si los cables de conexión se cambian de polaridad
en la celda solar?
En el laboratorio se observó que si se cambia la polaridad de los cables de
conexión en la celda solar, el motor invierte su dirección de giro. Esto obedece a
que el flujo de corriente al cambiar la polaridad se invierte y provoca que el motor
se alimente de manera inversa y cambia la dirección de giro.
Experimento 3
¿Qué observación puede hacer sobre el efecto del movimiento
del motor con o sin chapa y en las dos posiciones de la celda?
La corriente de un dispositivo fotovoltaico es directamente proporcional al área y a
la irradiancia solar. Esto significa que para un dispositivo dado, si se duplica la
superficie del área expuesta a la radiación solar, se duplicará la corriente de
salida. Por lo tanto, al colocar o quitar la chapa de la celda, se aumenta o
disminuye, respectivamente la corriente de salida debido a lo explicado
anteriormente.
De igual manera al cambiar la posición de la celda respecto a la incidencia de la
luz solar, genera que entre menos perpendicular sea esta incidencia menor es la
potencia recibida, por lo tanto menor es la corriente generada y así la velocidad
del motor se ve reducida.
Experimento 4
Superficie radiada Tensión en vacío (mV)
0
21
0.50
502
0.75
514
1
523
Tensión en vacío (mV)
Tensión en vacío (mV)
600
500
400
300
200
100
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
Superficie radiada
¿Hasta qué punto depende la tensión en vacío de la superficie de
la celda solar?
De acuerdo a la gráfica obtenida con los datos en el laboratorio y de acuerdo a la
teoría, el voltaje de circuito abierto es independiente del área de la celda. Si se
seleccionará una celda grande entre un número de celdas más pequeñas, cada
una tendrá el mismo voltaje de circuito abierto. Esto se puede observar en la
gráfica obtenida, pues prácticamente a partir del momento en que la celda recibe
radiación la tensión en la celda permanece casi constante independientemente de
la superficie radiada.
Experimento 5
Superficie radiada Corriente de cortocircuito (mA)
0
1
0.50
106
0.75
149
1
191
Corriente de cortocircuito (mA)
Corriente de cortocircuito (mA)
250
200
150
100
50
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
Superficie radiada
¿Hasta qué punto depende la corriente de corto circuito de la
superficie de la celda solar?
Como antes se mencionó la corriente de un dispositivo fotovoltaico es
directamente proporcional al área y a la irradiancia solar. Esto significa que para
un dispositivo dado, si se duplica la superficie del área expuesta a la radiación
solar, se duplicará la corriente de salida. Igualmente, duplicando la irradiancia
solar en la superficie del dispositivo, se duplicará la corriente de salida. En la
gráfica obtenida se puede observar como la corriente aumenta casi con una
pendiente constante conforme se irradia mayor superficie de la celda.
Dado que a mayor área de captación mayor es la potencia luminosa recibida,
entones el valor de la corriente fotogenerada de una celda solar dependerá del
tamaño de su área y se tiene una relación directamente proporcional entre la
corriente y el área.
Experimento 6
Intensidad de radiación (W/m2) Tensión en vacío (mV) Corriente de CC (mA)
7
303
19
17
377
41
37
433
88
61
468
157
87
488
235
109
499
296
136
510
384
600
600
500
500
400
400
300
300
200
200
100
100
0
0
7
17
37
61
87 109 136
Intensidad de radiación (W/m2)
Tensión en vacío (mV)
Corriente de CC (mA)
¿Hasta qué punto depende la tensión en vacío y corriente de
corto circuito de la intensidad de radiación?
El voltaje de circuito abierto depende también de la cantidad de radiación recibida
en la celda, debido a que a mayor radiación mayor cantidad de potencia por metro
cuadrado y por ende una mayor tensión que dará como resultado una mayor
extracción de potencia limitada por las condiciones constructivas de la misma.
La corriente de un dispositivo FV es directamente proporcional al área y a la
irradiancia solar. Por tanto, como se puede observar en los datos obtenidos
conforme aumenta la radiación aumenta la corriente dado que existe una mayor
cantidad de potencia por metro cuadrado lo que permite una mayor corriente
fotogenerada.
Experimento 7
Magnitud angular
(º)
0
15
30
45
60
75
90
Corriente cortocircuito (mA)
4.2
37
95
126
158
178
191
Corriente de cortocircuito (mA)
Corriente cortocircuito (mA)
250
200
150
100
50
0
0
20
40
60
80
100
Magnitud angular (º)
¿Qué relación hay entre el ángulo de incidencia de la luz a la
celda solar y la intensidad de corriente de corto circuito?
De acuerdo a los resultados obtenidos, se puede observar que entre más
perpendicular sea la incidencia de la luz en el panel, mayor será la cantidad de
corriente fotogenerada. Esto debido a que una radiación más perpendicular
permite una radiación más directa y por ende un mayor aprovechamiento de la
misma y así una mayor corriente.
Experimento 8
Célula solar 1
489mV
136.9mA
Célula solar 2
507
192
Célula solar 3
527
179.2
Célula solar 4
526
158.7
Célula solar 1
489mV
136.9mA
Célula solar
1+2
1003
139.2
Célula solar
1+2+3
1520
140.7
Célula solar
1+2+3+4
2030
143.1
Ningún sombreado
2030mV
143.6mA
1/4
sombreado
2020
142
1/2 sombreado
2005
111.9
Sombreado
1633
9.9
¿Cómo reacciona una conexión en serie de celdas solares en
relación a la tensión en vacío, la corriente de corto circuito y la
influencia de una sombra en la celda solar?
De acuerdo a la teoría celdas idénticas conectadas en serie incrementan el voltaje
de la configuración, conservando una corriente que es igual a la corriente de
cualquiera de los elementos. Se puede observar de acuerdo a los datos obtenidos
que si se hace un arreglo con celdas en serie la corriente permanece
prácticamente invariable mientras que por otro lado la tensión va en aumento, en
nuestro caso los aumentos fueron cercanos a los 500mV. En cuanto al
sombreado, al igual que con los otros experimentos cuanto mayor sea la superficie
radiada mayor será la corriente.
Experimento 9
Tensión en vacío (mV)
Corriente de cortocircuito
(mA)
Tensión en vacío (mV)
Corriente de cortocircuito
(mA)
Tensión en vacío (mV)
Corriente de cortocircuito
(mA)
Célula solar 1
489
Célula solar 2
507
Célula solar 3
527
Célula solar 4
526
136.9
192
179.2
158.7
Célula solar 1
494
Célula solar
1+2
498
Célula solar
1+2+3
506
Célula solar
1+2+3+4
507
136
327
500
594
Ningún
sombreado
507
1/4
sombreado
505
1/2 sombreado
502
Sombreado
494
594
572
554
458
¿Cómo reacciona una conexión en paralelo de celdas solares en
relación a la tensión en vacío, la corriente de corto circuito y la
influencia de una sombra en la celda solar?
Celdas conectadas en paralelo, incrementan la corriente manteniendo un voltaje
que es igual al voltaje generado por uno de los elementos de la configuración.
Esto se puede observar en los resultados obtenidos. En cuanto a la superficie
radiada, cuanto mayor área se radiaba mayor fue la corriente pero la tensión se
mantuvo casi constante.
Conclusiones
1. Si se cambia la polaridad de los cables de conexión en una celda solar, el
flujo de corriente se cambia su dirección.
2. La corriente de un dispositivo fotovoltaico es directamente proporcional al
área y a la irradiancia solar.
3. El voltaje de circuito abierto es independiente del área de la celda
4. El voltaje de circuito abierto depende también de la cantidad de radiación
recibida en la celda, debido a que a mayor radiación mayor cantidad de
potencia por metro cuadrado y por ende una mayor tensión que dará como
resultado una mayor extracción de potencia limitada por las condiciones
constructivas de la misma.
5. Entre más perpendicular sea la incidencia de la luz en el panel, mayor será
la cantidad de corriente fotogenerada.
6. Celdas idénticas conectadas en serie incrementan el voltaje de la
configuración, conservando una corriente que es igual a la corriente de
cualquiera de los elementos
7. Celdas conectadas en paralelo, incrementan la corriente manteniendo un
voltaje que es igual al voltaje generado por uno de los elementos de la
configuración.