Caracterización y optimización de parámetros de dispositivos fotovoltaicos. Aplicación a la industria

Abstract

La optimización y caracterización de parámetros de dispositivos fotovoltaicos (FV) engloba un amplio número de aspectos. Esta tesis se ha centrado en tres aspectos fundamentales: 1. ESTUDIO DE LA RESISTENCIA PARALELO (Rp) Y SU DETERMINACIÓN EN CÉLULAS Y MÓDULOS. Se presenta un nuevo método para medir la resistencia paralelo, Rp, de un módulo FV en condiciones de polarización inversa y oscuridad, por medio de la utilización de una resistencia externa en paralelo. Para comprobar este método, se han fabricado dos módulos, MA y MB (con el mismo tipo de células y la misma eficiencia, pero con resistencia paralelo diferente). La Rp de ambos módulos ha sido determinada con el método propuesto y los resultados han sido comparados con los obtenidos a partir de las medidas de curvas I-V en simuladores solares comerciales y otros procedimientos estándar. Por otro lado, los módulos MA y MB, han sido medidos a distintas irradiancias para relacionar la resistencia paralelo, Rp, con la eficiencia del módulo a distintas irradiancias. Por último, se han realizado, con el programa PVsyst, varias simulaciones de instalaciones hechas con los módulos MA y MB, obteniéndose así la Energía Anual Acumulada. 2. ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DE LA DISPERSIÓN EN CÉLULAS SOLARES SOBRE LA PÉRDIDA RELATIVA DE POTENCIA DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS. En este apartado se presenta un estudio de las pérdidas de potencia por mismatch cuando las células son conectadas en serie para formar módulos FV. En este experimento se han utilizado células monocristalinas y multicristalinas, las cuales fueron medidas y clasificadas en grupos de acuerdo a sus parámetros eléctricos. Posteriormente, se fabricaron módulos FV con células provenientes de cada grupo. Las células monocristalinas mostraron una Pérdida de Potencia Relativa (o Relative Power Loss, RPL) inferior a los límites de detección de los sistemas de medida empleados. Debido a esto, se amplió el estudio a una selección de células multicristalinas. En esta segunda selección, las células multicristalinas mostraban una dispersión mayor de parámetros eléctricos. En este caso, los resultados obtenidos sí mostraron una relación entre el RPL y la desviación estándar de los parámetros eléctricos. En esta tesis se propone una ecuación de RPL estadística y novedosa, que es relevante para las necesidades crecientes del sector FV, y la cual relaciona los parámetros que habitualmente están disponibles para un fabricante de módulos. Dicha expresión ha sido validada mediante su comparación con los resultados de Bucciarelli (1979). La expresión propuesta ha sido utilizada en este estudio obteniéndose así una relación empírica entre la desviación estándar de los parámetros eléctricos de las células solares y el RPL. 3. ESTUDIO DE LA CALIDAD DE LA TEXTURA SUFERFICIAL DE CÉLULAS MONOCRISTALINAS Y SU CARACTERIZACIÓN. En este tercer objetivo, se ha realizado un proceso químico de texturizado de células solares en laboratorio, y se ha comparado con el llevado a cado en una línea industrial. De esta manera, se ha estudiado la influencia de algunos parámetros del proceso, tales como calidad de la oblea y tiempo de proceso.Se ha desarrollado un método novedoso para la medida de la textura superficial en obleas de silicio monocristalino texturizadas. Este se basa en hacer incidir un haz láser perpendicularmente a la superficie de las mismas. El patrón de reflexión obtenido de este modo, posee una simetría de orden cuatro, es decir, con cuatro máximos de intensidad. En este estudio se ha establecido una relación entre las características de la geometría de la textura y el mencionado patrón espacial de la luz reflejada. Además se ha desarrollado y probado un dispositivo y un método de medida que relaciona las intensidades de la luz reflejada con el grado de textura (o factor de textura). El método desarrollado permite su aplicación en entornos industriales, al ser fácilmente reproducible, fiable y de bajo coste.