Factores de desempeño en Módulos Fotovoltaicos

Durante varios años se han analizado los factores que afectan el desempeño de los módulos FV, esto con el fin de mitigar sus efectos y lograr mejoras en término de eficiencia para el sistema. Los factores se clasifican en propios o externos de acuerdo con su naturaleza de operación o de entorno respectivamente.

Entre los factores de desempeñode los módulos FV estan los que son propios de los sistemas, se consideran aquellos que tienen condiciones internas dentro del panel, entre ellos se pueden presentar los siguientes:

Temperatura de la celda

El funcionamiento de la temperatura de panel fotovoltaico destaca en el proceso para convertir el calor en energía. Es así que el rendimiento eléctrico y la potencia de salida del módulo son dependientes de la temperatura de funcionamiento del panel. Los paneles solares absorben la irradiación solar recibida. Sin embargo, una parte de esta irradiacia se convierte en electricidad y la restante se convierte en calor. La fracción que se convierte en calor aumenta la temperatura del módulo, formando concentraciones de portadores intrínsecos produciendo una mayor saturación de corriente, lo que provoca una reducción en la eficiencia y deterioro en el panel fotovoltaico.

Un buen flujo de aire alrededor de los módulos es crítico para eliminar el calor acumulado que causan las altas temperaturas de la celda. Una estructura de montaje que permite un flujo de aire adecuado, como un montaje sobre un marco elevado o sobre un poste independiente, puede ayudar a mantener las celdas a bajas temperaturas. Algunos módulos se han diseñado especialmente para compensar las altas temperaturas con mejores coeficientes de temperatura. Otros usan un mayor número de celdas en serie para compensar la caída de voltaje provocada por las altas temperaturas.

Resistencia de las cargas

Cuando se acopla una carga o una batería directamente a un módulo FV, la carga o la batería determina el voltaje al cual operará el módulo. Al dimensionar este tipo de sistemas, en los cuales la carga o batería se conecta directamente al módulo FV, el diseñador debe asegurarse de que el sistema FV opere a voltajes cercanos al punto de máxima potencia del arreglo, y así a una máxima eficiencia.

Debido a que la resistencia de la carga entra en relación con el voltaje y la corriente esta sera la que determine si el módulo operará en o cerca del punto de máxima potencia, lo que dará como resultado una mayor o menor eficiencia.

Reflexión

La reflexión ocurre cuando la superficie del panel absorbe la cantidad de radiación hace una especie de rebote, produciendo que la energía pierda potencia, así como también la exposición al aire libre induzca a que el panel se ensucie provocando el mismo resultado ineficiente. La cantidad de radiación recibida por las células solares en el interior del módulo fotovoltaico es inferior a la que llega a la superficiedel mismo, debido a la reflexión y la suciedad de la superficie del módulo. Las pérdidas de reflexión óptica en la interfaz (vidrio o polímero), debido a la diferencia en los índices de refracción puede llegar hasta 8 o 9% en el espectro visible de la radiación solar [3]. Este efecto resulta indeseable para los fotones a la hora de cargar los portadores, por lo cual las modificaciones superficiales de las células solares se hacen con el fin de reducir la reflexión en la interfaz del material.

La reflexión se podría evitar utilizando una película anti reflexión, la cual ayuda a que los paneles solares tengan mayor eficiencia. Por otro lado, el mantenimiento y limpieza de los módulos son indispensables para que este tipo de problemas no se presenten.

Fuentes:

[1] Mathew Harris. FOTOVOLTAICA Manual de diseño e instalación. Solar Energy International, Imprecolor Industrial. Marzo 2015.

[2] Cepeda J. Sierra. Adriana. Aspectos que afectan la eficiencia en los paneles solares, Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad Santo Tomas. Colombia.

[3] D. Karthik, S. Pendse, S. Sakthivel, E. Ramasamy, and S. V. Joshi, “High performance broad band antireflective coatings using a facile synthesis of ink-bottle mesoporous MgF2 nanoparticles for solar applications,” Sol. Energy Mater. Sol. Cells, vol. 159, pp. 204–211, 2017