El Módulo Fotovoltaico.

  Aplicaciones fotovoltaicas en edificios.Lección Inaugural

          El comportamiento eléctrico de un módulo fotovoltaico, es decir, su característica V-I, que es necesario conocer para la utilización de dicho módulo y el diseño de generadores fotovoltaicos, viene determinado por una serie de parámetros, obtenidos a partir de la información característica suministrada por el fabricante, habitualmente bajo unas condiciones estándares de medida, de uso universal, definidas en la tabla III.                                                                                            

          En esas condiciones se miden, al menos, la potencia máxima que pueden entregar el módulo, P_MAX, la corriente de cortocircuito, I_sc, el voltaje de circuito abierto, V_oc y el factor de forma, definido como

                    FF =  P_MAX/ V_OC.I _SC                                       (2.1)

  Fig.4. Módulo fotovoltaico. Panel BP Solar BP585, 85.0  Wp.

         En la figura 5 se representa la característica V-I de un panel fotovoltaico, en el cual se reflejan los parámetros antes indicados.

   Fig.5. Gráfica V-I de un panel fotovoltaico con parámetros característicos especificados para la curva correspondiente a una irradiancia de 1000 W/m² y en una temperatura de 25º.(Panel NT181EH de SHARP, de 57.2 Wp)

          El conocimiento de los cuatro parámetros mencionados  P_MAX, I_sc, V_oc y TONC es suficiente para conocer el comportamiento del panel en cualquier condición de operación definida por un valor de la irradiancia, G, y un valor de temperatura ambiente T_a.

          Para abordar este cálculo, un buen compromiso entre sencillez y exactitud lo podemos alcanzar con las siguientes simplificaciones [7]:

                    I _SC(G) = C₁G                               (2.2)

                   C₁ = ( I _SC(100 mW/m²) ) / (100 mW/m²)                   (2.3)

       Esta hipótesis supone despreciar los efectos, sobre I_sc, de la temperatura de la célula y de la  distribución espectral de la radiación. Todo ello supone un error inferior al 5 por cien en condiciones reales de operación.

b) El voltaje de circuito abierto de una célula depende exclusivamente de su temperatura,T_c, mediante la expresión:

                    dV_OC/dT_c = -2.3 mV/ºC                (2.4)

        Esta hipótesis supone despreciar los efectos de la iluminación sobre V_oc, lo que en la práctica supone un error inferior al 1 por cien.

c) La temperatura de trabajo de las celular depende exclusivamente de la irradiancia y de la temperatura ambiente mediante la expresión lineal:

                    T_c-T_a = C₂G                                  (2.5)

                    C₂ = (TONC(ºC) - 20) / (80 mW/m²)              (2.6)

    El valor de TONC de los módulos existentes en el mercado actual oscila entre 42 y 46ºC, con lo que C₂ varía entre 0.27 y  0.32ºC/(mW/m²). Cuando no se conoce el valor de TONC, una aproximación razonable es suponer C₂ = 0.3 ºC/(mW/m²).

          En la tabla V se muestran los mejores resultados de eficiencia obtenidos en módulos fotovoltaicos con distintas tecnologías de células solares [6].