Fundamentos de Módulos Fotovoltaicos: Estructura y Parámetros Clave

Módulos Fotovoltaicos

Una célula solar típica con 100 cm² de superficie produce 1.5 W con una tensión de 0.5 V y 3 A. Suelen tener entre 36 (12 V) y 96 (48 V) células en serie. Al conjunto de células solares se les llama módulo fotovoltaico.

Estructura del Módulo Fotovoltaico

La estructura de un módulo fotovoltaico se compone de varias capas y elementos:

Cubierta Frontal

De vidrio templado entre 3 y 4 mm. Proporciona buena transmisión de la radiación solar y protección contra impactos y el clima. El exterior del vidrio es antirreflectivo y no retiene el polvo ni la suciedad, mientras que el interior es rugoso.

Encapsulante

Se emplea EVA (Etileno Acetato de Vinilo). Está en contacto directo con las células, protege las conexiones entre sí, aporta resistencia a impactos y no se degrada con la radiación ultravioleta.

Cubierta Posterior

Se usa una capa de TEDLAR. Protege al módulo de la humedad y lo aísla eléctricamente.

Marco

Se usa aluminio anodizado. Proporciona rigidez y resistencia al módulo, puede incorporar conexión de tierra y nunca se debe mecanizar.

Conexiones

Situadas en la parte posterior del módulo en una caja plástica. En su interior están las conexiones + y - y los diodos de paso (bypass).

Células

El conexionado se realiza con cintas metálicas soldadas a la rejilla en la cara frontal de la célula.

Parámetros y Características del Módulo Fotovoltaico

Los parámetros del módulo tienen relación directa con los parámetros eléctricos de sus células y con la cantidad y el conexionado serie-paralelo. La tensión de un módulo (UM) es igual al número de células en serie (NS) multiplicado por la tensión de una célula (UC): UM = NS . UC. Esto nos lleva a establecer que las características I-U (Intensidad-Tensión) y P-U (Potencia-Tensión) de un módulo son proporcionales a las de sus células solares y son válidas también para un módulo.

Datos Típicos del Fabricante

Los fabricantes suelen proporcionar los siguientes datos bajo condiciones estándar de medida:

• Pmax (Potencia máxima)
• Uoc (Tensión en circuito abierto)
• Isc (Corriente de cortocircuito)
• Umpp (Tensión en el punto de máxima potencia)
• Condiciones estándar de medida (STC)
• Condiciones de temperatura de operación nominal de la célula (NOCT)
• Coeficiente intensidad-temperatura
• Coeficiente tensión-temperatura
• Coeficiente potencia-temperatura

Tensión Máxima del Sistema

Valor de la tensión máxima que puede tener el sistema fotovoltaico del módulo.

Corriente Inversa Límite

Representa la capacidad de transporte de la máxima corriente de trabajo de un módulo. Se produce cuando la tensión de trabajo del generador fotovoltaico es mayor que su Uoc, momento en el que la corriente cambia de signo y queda polarizado inversamente, trabajando como un receptor.

Punto Caliente (Hot Spot)

Cuando se produce un sombreado en una célula, esta funciona como un receptor disipando potencia. Se produce cuando la intensidad de funcionamiento del módulo es superior a la Isc disminuida de la célula sombreada. Esta célula sombreada está polarizada inversamente, provocando un sobrecalentamiento. Para evitar esto, se usan diodos de paso en paralelo con las células en serie.