¿Qué es un módulo solar fotovoltaico?

Un solo célula solar no puede proporcionar el resultado útil requerido. Por lo tanto, para aumentar el nivel de potencia de salida de un sistema fotovoltaico, se requiere conectar un número de tales Células solares fotovoltaicas. Un módulo solar normalmente se conecta en serie un número suficiente de células solares para proporcionar la salida estándar requerida voltaje y el poder. Un módulo solar puede tener una potencia de 3 a 300 vatios. Los módulos solares o los módulos PV son los bloques de construcción básicos de un sistema solar… energía eléctrica sistema de generación.
En realidad, un solo solar Célula fotovoltaica …genera una cantidad muy pequeña que es alrededor de 0,1 a 2 vatios. Pero no es práctico utilizar una unidad de tan baja potencia como elemento básico de un sistema. Así que el número necesario de estas células se combinan para formar una práctica unidad solar comercialmente disponible que se conoce como módulo solar o módulo fotovoltaico.

En un módulo solar las células solares están conectadas de la misma manera que las unidades de células de batería en un sistema de banco de baterías. Esto significa que los terminales positivos de una célula conectados a la tensión del terminal negativo del módulo solar es la simple suma de la tensión de las células individuales conectadas en serie en el módulo.

El voltaje de salida normal de una célula solar es de aproximadamente 0,5 V, por lo que si se conectan 6 de estas células en serie, el voltaje de salida de la célula sería de 0,5 6 = 3 voltios.

Calificaciones del módulo solar

El rendimiento de un módulo solar depende de algunas condiciones como la temperatura ambiente y la intensidad de la luz incidente. Por lo tanto, la potencia de un módulo solar debe ser especificada bajo tales condiciones. Es una práctica estandarizada expresar la clasificación de la energía fotovoltaica o del módulo solar en 25oC de temperatura y 1000 w/m2 radiación de luz. Los módulos solares se clasifican con su voltaje de circuito abierto de salida (Voc), corriente de cortocircuito (Isc) y la potencia de pico (Wp).

Eso significa que estos tres parámetros (Voc, Isc y Wp) puede ser entregado por un módulo solar de forma segura a 25oC y 1000 w/m2 las radiaciones solares.
Estas condiciones, es decir, el 25oC de temperatura y 1000 w/m2 las radiaciones solares se llaman colectivamente Condiciones de Prueba Estándar.
Es posible que las condiciones de prueba estándar no estén disponibles en el lugar donde se instalarán los módulos solares. Esto se debe a que las radiaciones solares y la temperatura varían con el lugar y el tiempo.

Características V-I del módulo solar

Si dibujamos un gráfico tomando el eje X como eje de tensión y el eje Y como corrientes de un módulo solar, entonces el gráfico representará la característica V-I de un módulo solar.

Corriente de cortocircuito del módulo fotovoltaico

Bajo la condición de prueba estándar, los terminales positivo y negativo de un módulo solar están en cortocircuito, entonces la corriente suministrada por el módulo es corriente de cortocircuito. Un mayor valor de esta corriente indica la mejoría del módulo.
Aunque en condiciones de prueba estándar, esta corriente también depende del área del módulo expuesta a la luz. Como depende del área, es mejor expresarse por la corriente de cortocircuito por unidad de área.
Esto está penetrado como Jsc.
Por lo tanto,
Donde, A es el área del módulo expuesta a la radiación luminosa estándar (1000w/m2). La corriente de cortocircuito de un módulo fotovoltaico también depende de la tecnología de fabricación de células solares.

Voltaje de circuito abierto (Voc)

La salida de tensión de un módulo solar en condiciones de prueba estándar, cuando los terminales de los módulos no están conectados con ninguna carga. Esta potencia del módulo solar depende principalmente de la tecnología utilizada para fabricar las células solares del módulo. Más Voc indica la mejora del módulo solar. Este voltaje de circuito abierto de un módulo solar también depende de la temperatura de funcionamiento.

Punto de máxima potencia

Esta es la máxima cantidad de energía que puede entregar el módulo en condiciones de prueba estándar. Para una dimensión fija de un módulo, cuanto mayor sea la potencia máxima, mejor será el módulo. La potencia máxima también se llama potencia de pico y se denota como Wm o Wp.
Un módulo solar puede funcionar en cualquier combinación de voltaje y corriente hasta Voc y yosc.
Pero para una combinación particular de corriente y voltaje en condiciones estándar la potencia de salida es máxima. Si procedemos a través del eje y de la característica V-I de un módulo solar, encontraremos que la potencia de salida aumenta casi linealmente con actual pero después de una cierta salida de potencia de corriente caerá cuando se aproxime a la corriente de cortocircuito, ya que en condiciones de cortocircuito el voltaje se considera idealmente cero a través de los terminales del módulo solar. Por lo tanto, está claro que la máxima potencia de salida de un módulo solar no se produce a la máxima corriente, es decir, a la corriente de cortocircuito, sino que se produce a cierta corriente que es inferior a la corriente de cortocircuito (Isc). Esta corriente a la que se produce la máxima potencia de salida se denota como Im.
De manera similar, la potencia máxima de un célula solar no se produce con un voltaje de circuito abierto, ya que es una condición de circuito abierto y la corriente a través de la célula se considera idealmente cero, en esta condición. Pero de forma similar al caso anterior, la máxima potencia en un módulo solar se produce a un voltaje inferior al de circuito abierto (Voc). El voltaje al que se produce la máxima potencia de salida se denota como Vm. La potencia máxima de un módulo solar se da como

El actual y el voltaje en el que se produce la máxima potencia se denominan, respectivamente, corriente y voltaje en el punto de máxima potencia.

Factor de llenado de un módulo solar

El factor de llenado de un módulo solar se define como la relación de la potencia máxima (Pm = Vm x Im) al producto del voltaje de circuito abierto (Voc) y la corriente de cortocircuito (Isc).

Cuanto más alto es el Factor de Relleno (FF), mejor es el módulo solar.

Eficiencia del módulo solar

La eficiencia del módulo solar se define como la relación entre la potencia máxima en condiciones de prueba estándar y la potencia de entrada. La potencia de entrada de un módulo solar es la radiación solar que se considera como 1000 w/m2. Así que la potencia de entrada real a la célula es de 1000A W. Donde, A es el área expuesta del módulo solar.
Por lo tanto, la eficiencia,

Número de células en el módulo

El número de células de un módulo depende de los requisitos de voltaje estándar de cada módulo. En la década de 1980 los módulos solares se fabricaban principalmente para cargar baterías de 12 voltios. Pero para cargar una de 12 voltios batería se requiere que el voltaje de salida del módulo sea suficientemente más alto que 12 voltios. Era una práctica estándar diseñar un módulo solar con un voltaje máximo (Vm) de 15 voltios. Este módulo de 15 voltios se convierte en un módulo estándar de aquellos días.
El número de células solares que se conecten en serie para lograr una salida de voltaje estándar depende del voltaje de circuito abierto (Voc) de las células individuales.
La Voc de una célula solar depende principalmente de sus técnicas de fabricación. La siguiente tabla muestra el voltaje en circuito abierto de diferentes células solares en condiciones de prueba estándar.

Para una célula solar cristalina el voltaje de circuito abierto, es de unos 0,5 V, como se muestra en la tabla de arriba. El voltaje Voc se menciona en el 25oC pero a una temperatura superior a 25oC el valor de esto caídas de tensión casi en 0,08 V.
Así que a temperatura de funcionamiento normal, el voltaje disponible en los terminales de cada célula solar cristalina es

Ahora, es estándar hacer un módulo solar que puede dar 15 V de voltaje de circuito abierto en cualquier condición.
Por lo tanto, el número requerido de células solares para construir tal módulo solar es,

Así que se necesitan 36 números de células solares cristalinas para construir un estándar módulo solar de 15 V.