COMPORTAMIENTO ELÉCTRICO DE UN PANEL FOTOVOLTAICO

En muchas ocasiones se oye hablar del efecto fotovoltaico, y de las principales características eléctricas de un módulo fotovoltaico (tensión en circuito abierto, corriente de cortocircuito, etc.). A continuación resumimos brevemente la diferencia entre estas principales características de un módulo.

Los módulos están formados principalmente por celdas de silicio. Las condiciones de funcionamiento de una celda célula fotovoltaica varían en función de la irradiación y la temperatura. Las principales variables eléctricas de un panel son las siguientes:

Tensión de circuito abierto (V_OC)
Es la diferencia de potencial que se alcanza cuando una célula fotovoltaica recibe luz. En este caso sin estar en conexión las zonas P y N, siendo proporcional a la iluminación recibida. Es el máximo valor de tensión de la célula.

Corriente de cortocircuito (I_SC)
La corriente de cortocircuito es aquella que se genera cuando las zonas P y N están unidas por un conductor exterior con una resistencia nula y es proporcional a la iluminación recibida. Es el máximo valor de intensidad de la célula.

En este caso tenemos los valores de tensión a máxima potencia (Vmp) y Corriente a máxima potencia (Imp), donde el panel trabaja en un punto de trabajo en el que la potencia entregada es máxima. Por eso, cuando hablamos de la potencia máxima capaz de suministrar una célula se suele utilizar la siguiente terminología:

Eficiencia

La eficiencia, se expresa habitualmente como un porcentaje y es la relación entre la potencia eléctrica entregada por el panel y la potencia de la radiación que incide sobre él.

Si representamos la intensidad y la potencia frente a la tensión generada por una célula a temperatura e irradiación constante obtendremos las curvas características I-V o P-V, donde podremos ver cuál es la potencia máxima y extrapolar ese punto para obtener la intensidad en el punto de máxima potencia Immp y la tensión en el punto de máxima potencia Vmmp.:

La potencia máxima se suele entregar en condiciones estándar de medida (Standard Test Conditions, STC), que son: temperatura de la célula 25ºC, irradiancia 1000 W/m2 y AM (masa de aire) 1,5.

Efectos de la irradiancia

La tensión y corriente genera en una célula depende directamente de la iluminación recibida. La corriente de cortocircuito de la célula es directamente proporcional a la irradiancia. Esta disminuye a medida que se reduce la irradiancia. La tensión de circuito abierto varía poco con la irradiancia, aunque también disminuye, pero suele considerarse para este caso constante.

Efecto de la temperatura
En el caso de la temperatura, esta afecta de manera considerable a la tensión:

Puede observarse cómo la tensión de circuito abierto disminuye cuando aumenta la temperatura. La intensidad de cortocircuito aumenta cuando aumenta la temperatura, aunque la variación es muy pequeña y de igual forma que en caso anterior, se suele considerar constante.

Temperatura de Trabajo de una célula.
La temperatura de trabajo de una célula está relacionada con la temperatura ambiente y la irradiación y se puede obtener mediante la siguiente fórmula: