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Diodos de bypass en paneles solares y matrices

Diodos

Este uso de diodos de derivación permite que una serie (llamada cadena) de celdas o paneles conectados continúen suministrando energía a un voltaje reducido en lugar de no tener energía en absoluto.

panel solar con diodo de bypass

Los diodos de derivación están conectados en polarización inversaentre los terminales de salida positiva y negativa de una célula solar (o panel) y no tiene efecto en su salida. Lo ideal sería que hubiera un diodo de derivación para cada célula solar, pero esto puede ser bastante costoso, por lo que generalmente se usa un diodo por pequeño grupo de células en serie.

Un "panel solar" se construye utilizando individuos células solares, y las celdas solares están hechas de capas de silicio.Materiales semiconductores. Una capa de silicio se trata con una sustancia para crear un exceso de electrones. Esto se convierte en la capa negativa o de tipo N La otra capa se trata para crear una deficiencia de electrones, y se convierte en la capa positiva o tipo P similar a los transistores y diodos.

Cuando se ensamblan juntos con conductores, esteLa disposición de silicona se convierte en un semiconductor de unión PN sensible a la luz. De hecho, las células solares fotovoltaicas o los PV, como se denominan más comúnmente, no son más que grandes diodos foto sensibles planos.

Células solares fotovoltaicas convierten la luz fotónica.alrededor de la unión PN directamente a la electricidad sin partes móviles o mecánicas. Las células fotovoltaicas producen energía de la luz solar, no del calor. De hecho, son más eficientes cuando están fríos !.

Cuando se expone a la luz solar (u otra luz intensa)fuente), el voltaje producido por una sola célula solar es de aproximadamente 0.58 voltios de corriente continua, siendo el flujo de corriente (amperios) proporcional a la energía de la luz (fotones). En la mayoría de las células fotovoltaicas, el voltaje es casi constante, y la corriente es proporcional al tamaño de la célula y la intensidad de la luz.

circuito equivalente fotovoltaico

El circuito equivalente de un PV, que se muestra a la izquierda, es el de una batería con una resistencia interna en serie, RINTERNO, similar a cualquier otra batería convencional. Sin embargo, debido a las variaciones en la resistencia interna, el voltaje de la celda y, por lo tanto, la corriente disponible variarán entre las celdas fotovoltaicas de tamaño y estructura equivalentes, conectadas a la misma carga y bajo la misma fuente de luz, por lo que esto debe tenerse en cuenta en los ensamblajes de paneles solares. tu compras.

La oblea de silicio de la célula solar fotovoltaica.que se enfrenta a la luz solar consiste en los contactos eléctricos y está recubierto con un revestimiento antirreflectante que ayuda a absorber la luz solar de manera más eficiente. Los contactos eléctricos proporcionan la conexión entre el material semiconductor y la carga eléctrica externa, como una bombilla o una batería.

Cuando la luz del sol brilla sobre una célula fotovoltaica,Los fotones de luz golpean la superficie del material semiconductor y liberan electrones de sus enlaces atómicos. Durante la fabricación, se agregan ciertos químicos dopantes a la composición de los semiconductores para ayudar a establecer un camino para los electrones liberados. Estos caminos crean un flujo de electrones que forman una corriente eléctrica que comienza a fluir sobre la superficie de la célula solar fotovoltaica.

Tiras metálicas se colocan sobre la superficie deuna célula fotovoltaica para recoger los electrones que forman la conexión positiva (+) de la célula. La parte posterior de la celda, el lado alejado de la luz solar entrante, consiste en una capa de aluminio o metal de molibdeno que forma la conexión negativa (-) a la celda. Luego, una célula solar fotovoltaica tiene dos conexiones eléctricas para el flujo de corriente convencional, una positiva y otra negativa, como se muestra.

Construcción de células solares fotovoltaicas

construcción de células solares fotovoltaicas

El tipo de energía solar producida por unLa célula solar fotovoltaica es DC igual a la de una batería. La mayoría de las células solares fotovoltaicas producen un voltaje de circuito abierto de "sin carga" de aproximadamente 0,5 a 0,6 voltios cuando no hay un circuito externo conectado. Esta tensión de salida (VAFUERA ) depende mucho de las demandas de corriente de carga (I) de la célula fotovoltaica.

Por ejemplo, en un día muy nublado o aburrido ella demanda de corriente sería baja y, por lo tanto, la celda podría proporcionar el voltaje de salida completo, pero a una corriente de salida reducida. Pero a medida que la demanda actual de la carga aumenta, se necesita una luz más brillante (radiación solar) en la unión para mantener una tensión de salida total, VAFUERA

Sin embargo, hay un límite físico al máximo.corriente que una sola célula solar fotovoltaica puede proporcionar sin importar cuán intensa o brillante sea la radiación solar. Esto se llama la corriente máxima de entrega y se simboliza como IMAX

El yoMAX El valor de una sola célula solar fotovoltaica dependeen cuanto al tamaño o área de superficie de la celda (especialmente la unión PN), la cantidad de luz solar directa que incide sobre la celda, su eficiencia para convertir esta energía solar en una corriente y, por supuesto, el tipo de material semiconductor del que se fabrica la celda. ya sea silicio, arseniuro de galio, sulfuro de cadmio o telururo de cadmio, etc.

Por lo tanto, al seleccionar diodos de bloqueo o diodos de derivación para conectar células solares o paneles, este valor máximo de corriente, IMAX Hay que tener en cuenta.

Diodos en matrices fotovoltaicas

El diodo de unión PN actúa como un estado sólido.Válvula eléctrica que solo permite que la corriente eléctrica fluya a través de ellos mismos en una sola dirección. La ventaja de esto es que los diodos se pueden usar para bloquear el flujo de corriente eléctrica de otras partes de un circuito solar eléctrico. Cuando se usa con un panel solar fotovoltaico, estos tipos de diodos de silicio generalmente se conocen como Diodos de bloqueo.

Diodos de bypass se utilizan en paralelo con una sola o unanúmero de células solares fotovoltaicas para evitar que la corriente (s) fluya desde células solares buenas y bien expuestas a la luz solar que se sobrecalientan y queman células solares más débiles o parcialmente sombreadas al proporcionar una ruta actual alrededor de la célula mala. Los diodos de bloqueo se utilizan de forma diferente a los diodos de bypass.

Los diodos de bypass en paneles solares están conectados en"Paralelo" con una célula o panel fotovoltaico para derivar la corriente a su alrededor, mientras que los diodos de bloqueo están conectados en "serie" con los paneles fotovoltaicos para evitar que la corriente fluya nuevamente hacia ellos. Por lo tanto, los diodos de bloqueo son diferentes a los diodos de derivación, aunque en la mayoría de los casos el diodo es físicamente el mismo, pero se instalan de manera diferente y tienen un propósito diferente. Considere nuestra matriz solar fotovoltaica a continuación.

Diodos bypass en matrices fotovoltaicas

Diodos de bypass en paneles solares.

Como dijimos anteriormente, diodos Son dispositivos que permiten que la corriente fluya en uno.solo direccion Los diodos de color verde de arriba son "diodos de derivación", uno en paralelo con cada panel solar para proporcionar un camino de baja resistencia. Los diodos de derivación en paneles solares y matrices deben poder transportar de manera segura esta corriente de cortocircuito.

Los dos diodos de color rojo se conocen comoLos "diodos de bloqueo", uno en serie con cada serie de ramas. Los diodos de bloqueo son diferentes a los diodos de bypass, pero en la mayoría de los casos los dos diodos son físicamente iguales. Sin embargo, se instalan de manera diferente y tienen un propósito diferente.

Estos diodos bloqueantes, también llamados diodos en serie.o diodo de aislamiento, asegúrese de que la corriente eléctrica solo fluya en una dirección "SALIDA" de la serie en serie a la carga externa, el controlador o las baterías.

La razón de esto es para prevenir la corrientegenerados por los otros paneles fotovoltaicos conectados en paralelo en el mismo conjunto que fluyen de regreso a través de una red más débil (sombreada) y también para evitar que las baterías completamente cargadas se descarguen o se agoten a través del conjunto de noche. Por lo tanto, cuando se conectan varios paneles solares en paralelo, se deben usar diodos de bloqueo en cada rama conectada en paralelo.

En general, los diodos de bloqueo se utilizan enArrays fotovoltaicos cuando hay dos o más ramas paralelas o existe la posibilidad de que parte de la matriz se oscurezca parcialmente durante el día a medida que el sol se desplaza por el cielo. El tamaño y el tipo de diodo de bloqueo utilizado depende del tipo de matriz fotovoltaica.

Dos tipos de diodos están disponibles como bypassdiodos en paneles solares y matrices: el diodo de silicio de la unión PN y el diodo de barrera Schottky. Ambos están disponibles con una amplia gama de calificaciones actuales. El diodo de barrera Schottky tiene una caída de voltaje hacia delante mucho más baja de aproximadamente 0,4 voltios en comparación con la caída de 0,7 voltios de los diodos PN para un dispositivo de silicio.

Esta menor caída de tensión permite un ahorro de unoPor lo tanto, la célula fotovoltaica completa en cada rama de la serie de la matriz solar, la matriz es más eficiente ya que se disipa menos energía en el diodo de bloqueo. La mayoría de los fabricantes incluyen diodos de bloqueo y diodos de bypass En sus paneles solares simplificando el diseño.

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