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Questions and Answers
¿Qué representa Isc en el contexto de los sistemas fotovoltaicos?
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¿Qué valor representa típicamente Vm en relación con Voc?
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¿Qué factores ambientales afectan la curva característica I-V de una célula solar?
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¿Qué significa Pmax en un sistema fotovoltaico?
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¿Cuál es la relación principal entre IM y Isc?
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¿Qué representa la ecuación característica de una célula solar?
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¿Cómo se obtiene la curva de potencia P-V de una célula fotovoltaica?
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¿Qué determina cada punto de la curva característica I-V de la célula?
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¿Cuál es la forma general de la ecuación característica de una célula solar?
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¿Qué variable se incluye en la ecuación característica que afecta el rendimiento de la célula solar?
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¿Cuál es la potencia típica de los sistemas fotovoltaicos en instalaciones residenciales?
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¿Qué componente transforma las tensiones y corrientes generadas por los paneles fotovoltaicos?
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¿Dónde se ubican principalmente los sistemas descentralizados de energía fotovoltaica?
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¿Cuál era el potencial estimado para la instalación de módulos fotovoltaicos en tejados y fachadas para el año 2010 en Europa?
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¿Qué tipo de red se utiliza para conectar los sistemas fotovoltaicos según la potencia?
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¿Qué material se utiliza para dopar el silicio para formar un semiconductor tipo N?
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¿Cuál es la función de la capa antirreflectante en la célula solar fotovoltaica?
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¿Cómo se genera el campo eléctrico en una unión PN?
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¿Cuál es la eficiencia máxima de una célula fotovoltaica obtenida en laboratorio?
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¿Cuál de los siguientes procesos no se considera una pérdida en la célula fotovoltaica?
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¿Cómo están dispuestos los contactos metálicos en la célula solar para permitir la incidencia de luz?
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¿Qué tipo de semiconductor se forma al dopar silicio con boro?
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¿Cuál de las siguientes opciones representa una pérdida por efecto de resistencia en una célula fotovoltaica?
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¿Qué sucede cuando una célula solar está sombreada?
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¿Qué efecto tiene el sombreado en la célula que está conectada en serie con otra no sombreada?
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¿Cuál es una consecuencia del punto caliente en una célula sombreada?
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¿Cómo se protege un generador fotovoltaico del problema del punto caliente?
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¿Qué ocurre en el punto de máxima potencia de un conjunto de células donde una está sombreada?
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¿Qué se puede esperar de la curva I-V total en una serie de células donde una está sombreada?
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La inversión de polaridad de una célula sombreada provoca:
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¿Qué característica es típica de la curva I-V de dos células conectadas en serie cuando una está sombreada?
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¿Cuál es la potencia nominal de la central fotovoltaica de Moura en Portugal?
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¿Qué tipo de módulo se utiliza en el campo fotovoltaico de la central más grande hasta el momento en el desierto de Mojave?
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¿Cuál es una de las responsabilidades del inversor fotovoltaico en un sistema fotovoltaico centralizado?
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¿Dónde se están instalando muchas de las centrales fotovoltaicas que superan los 200 MW?
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¿Qué componente se encarga de la supervisión de los strings en un sistema fotovoltaico centralizado?
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¿Qué espacio ocupa la mayor central fotovoltaica hasta el momento?
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¿Cuál de los siguientes elementos no es parte del sistema fotovoltaico centralizado?
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¿Cuál es una característica común de las centrales fotovoltaicas construidas en desiertos?
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Study Notes
Sistemas Fotovoltaicos
- Los sistemas fotovoltaicos actuales emplean materiales semiconductores, principalmente silicio, para convertir la luz solar en energía eléctrica.
- Los materiales conductores permiten un fácil desplazamiento de electrones, mientras que los aislantes no.
- Los semiconductores permiten la circulación de electrones al aplicarles energía.
- El 90% de las celdas solares son de silicio.
- La eficiencia de una célula solar en laboratorio puede alcanzar el 25%, mientras que en dispositivos comerciales es alrededor del 20%.
- Las pérdidas en una célula solar incluyen reflexión, sombreado, absorción inadecuada, y recombinación.
Funcionamiento de una célula solar de silicio convencional
- Los fotones de la luz solar transfieren su energía a los electrones en el material semiconductor, liberándolos para circular.
- Los electrones se dirigen al exterior del dispositivo mediante un campo eléctrico creado por la unión PN.
- La unión PN se crea dopando el silicio con fósforo (semiconductor tipo N) y boro (semiconductor tipo P).
- La diferencia de concentración de electrones y huecos genera un campo eléctrico.
La célula solar fotovoltaica
- La extracción de corriente se realiza a través de dos contactos metálicos, uno frontal y otro en la parte inferior de la célula.
- Se emplea material anti-reflectante en la parte frontal para optimizar la absorción de la luz solar.
- Eficiencia (laboratorio) 25%; (comercial) 20%.
Tipos de células fotovoltaicas
- Se clasifican en función de la estructura atómica del semiconductor utilizado.
- Estructuras cristalinas: silicio monocristalino (m-Si), silicio policristalino (p-Si).
- Estructuras amorfas: silicio amorfo (a-Si), telururo de cadmio (CdTe), seleniuro de cobre-indio (CIS), seleniuro de cobre-indio-galio (CIGS).
- Otros materiales semiconductores.
Células de Silicio monocristalino vs policristalino
- Las células de silicio monocristalino se fabrican con lingotes de silicio puro con eficiencias entorno al 20% para uso comercial y cerca del 25% en laboratorio.
- Las células de silicio policristalino están fabricadas con silicio monocristalino refundido. Su eficiencia es de menos del 18% para uso comercial y del 21% en laboratorio.
- Las células policristalinas, con un precio más bajo, son competitivas en el mercado.
Ecuación y curva característica de la célula solar
- La ecuación define la relación entre corriente y tensión en la célula solar.
- Corriente fotogenerada (IL) es proporcional a la irradiancia.
- La ecuación completa considera la resistencia serie (Rs) y paralelo (Rp).
Condiciones Estándares de Medida (STC)
- Irradiancia: 1000 W/m²; espectro AM 1.5G
- Temperatura: 25°C; incidencia normal
- Los fabricantes especifican la potencia pico (Wp), corriente de cortocircuito (Isc), y tensión de circuito abierto (Voc).
Condiciones Nominales de Operación (TONC de NOCT)
- 800 W/m²; espectro AM 1.5G;
- temperatura ambiente de 20°C; velocidad del viento de 1 m/s;
- ayuda a la predicción de la temperatura de operación
Módulo y generador fotovoltaico
- Los paneles están compuestos por varias células solares conectadas.
- La corriente total del módulo es el producto de la corriente de una célula multiplicada por el número de células en paralelo.
- La tensión total del módulo es el producto de la tensión de una célula multiplicada por el número de células en series.
Interconexión de células y módulos, sombreados parciales
- La dispersión de las características de las células y los sombreados parciales provocan pérdidas.
- El sombreado de una célula reduce su corriente (I).
- La conexión en serie agrega voltajes.
- La protección contra puntos calientes en la célula implica el uso de diodos de paso.
Inversores fotovoltaicos
- Los inversores transforman la corriente continua (CC) generada por las células solares a corriente alterna (CA).
- Hay diferentes tipos de inversores: monofásicos, trifásicos etc.
- La eficiencia de los inversores es alta, superior al 97% aprox.
- El tiempo de duración aproximado de este equipo es de más de 20 años.
- Los sistemas con un inversor por cada modulo permite seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) ante sombreados.
Sistemas Fotovoltaicos conectados a red
- Sistemas descentralizados (tejados, escuelas, etc.) tienen bajas potencias (<100kW).
- Sistemas centralizados (grandes zonas) usan mucha potencia (varios MW)
- Las configuraciones de los sistemas son diferentes según dónde se instalen.
Sistemas fotovoltaicos
- Los sistemas aislados o autónomos no conectan a la red eléctrica.
- Los sistemas conectados a la red eléctrica, sí conectan a la red.
- Sistemas centralizados suelen usarse en grandes zonas.
- Los sistemas descentralizados se emplean en tejados y otras estructuras.
- Los módulos, junto con el inversor, son la base de estos sistemas.
Componentes de un sistema fotovoltaico
- Generador fotovoltaico.
- Inversor fotovoltaico.
- Contador de energía.
- Protecciones (diferencial, magnetotérmica).
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Description
Este quiz aborda conceptos clave sobre los sistemas fotovoltaicos, incluyendo la interpretación de la ecuación característica de una célula solar y los factores que afectan su rendimiento. Además, se explorarán variables críticas como Isc, Vm, y Pmax, así como el funcionamiento de componentes esenciales como inversores. Prueba tus conocimientos sobre este tema energético vital.
