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Photovoltaic Energy
Photovoltaic Energy
Photovoltaic (PV) energy is a renewable technology that converts sunlight directly into electricity
What is a photon?
What is a photon?
A photon is a very small particle of energy that makes up light. All the light we see—such as sunlight, the light from a bulb, or the light from a mobile phone screen—is made of millions of photons that travel through space.
Photons have no mass (they do not weigh anything) and travel extremely fast, at the speed of light, which is about 300,000 km/s. This means they can travel very large distances in a very short time. For example, photons from the Sun take about 8 minutes to reach the Earth.
Each photon carries a small amount of energy. When photons collide with matter, they can produce different effects. For example, when they reach our eyes they allow us to see light, when they reach our skin they can produce heat, and when they reach a solar panel they can generate electricity. This happens because the energy of the photon is transferred to the material it interacts with.
In addition, the energy of a photon depends on the type of light. Photons of blue or ultraviolet light have more energy than photons of red or infrared light. For this reason, different types of light can produce different effects.
Solar panel
Solar panel
Photovoltaic (PV) energy is a renewable technology that converts sunlight directly into electricity using semiconductors, typically silicon cells within solar panels.
During the photovoltaic effect, photons transfer their energy to the semiconductor material in the PV cell. This energy excites electrons, causing them to break free from their atoms and create an electric current. It's like setting off a chain reaction of electrical activity within the cell.
Now, these loose electrons want to flow in a specific direction, creating a flow of electricity. This flow is captured by metal conductive plates within the cell and directed along wiring to where it's needed.
The electricity produced by individual PV cells is in the form of direct current (DC), which is what batteries and small electronic devices use
Rendimiento de un panel fotovoltaico.
Rendimiento de un panel fotovoltaico.
El rendimiento de una celda fotovoltaica depende de varias magnitudes físicas y condiciones de funcionamiento que afectan a la cantidad de energía eléctrica que puede producir a partir de la radiación solar.
1. Radiación solar (Irradiancia)
1. Radiación solar (Irradiancia)
Es la cantidad de energía solar que llega a la superficie del panel, medida en W/m².
Cuanta mayor radiación solar, mayor energía eléctrica produce la celda.
En condiciones estándar de laboratorio se utiliza 1000 W/m².
La radiación depende de:
Hora del día
Estación del año
Latitud
Nubosidad
Sombras
Es el factor más importante en la producción de energía.
2. Temperatura de la celda
2. Temperatura de la celda
La temperatura del panel afecta directamente a su rendimiento.
Cuando aumenta la temperatura, el voltaje de la celda disminuye.
Esto provoca que baje la eficiencia del panel.
Ejemplo aproximado:
Muchos paneles pierden 0,4 % – 0,5 % de eficiencia por cada °C por encima de 25 °C.
Mucho sol + mucho calor no siempre significa más rendimiento.
3. Ángulo de incidencia de la luz
3. Ángulo de incidencia de la luz
Es el ángulo con el que los rayos solares llegan al panel.
Ángulo perpendicular (90°) → máxima captación de energía.
Ángulos inclinados → menor radiación efectiva.
Por eso se usan:
inclinación del panel
solar trackers (seguidores solares).
4. Área del panel
4. Área del panel
La superficie de la celda o del panel determina cuánta energía puede captarse.
Relación básica:
Potencia=Irradiancia×Área×Eficiencia
EficienciaPotencia=Irradiancia×Área×Eficiencia
Ejemplo:
Irradiancia = 1000 W/m
Panel = 1 m²
Eficiencia = 20 %
Potencia ≈ 200 W
5. Eficiencia de conversión
5. Eficiencia de conversión
Es el porcentaje de energía solar que se convierte en electricidad.
Valores típicos:
Tipo de panel Eficiencia Silicio monocristalino: 18 – 23 %
Silicio policristalino 15 – 18 %
Película delgada 10 – 12 %
6. Sombras y suciedad
6. Sombras y suciedad
Las sombras parciales afectan mucho al rendimiento.
Causas:
edificios
árboles
polvo
hojas
nieve
Una pequeña sombra puede reducir drásticamente la potencia del panel.
7. Características eléctricas de la celda
7. Características eléctricas de la celda
Las principales magnitudes eléctricas que determinan el funcionamiento son:
Magnitud Símbolo Significado
Voltaje V Diferencia de potencial generada
Corriente I Flujo de electrones producido
Potencia P Energía eléctrica generada
Punto de máxima potencia MPP Punto donde el panel produce más potencia
Relación: P=V×I
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