Maximizando la potencia en celdas solares: Un enfoque pedagógico (Maximizing power solar cells: An approach pedagogical)

Published in: Megaprojects: Building Infrastructure by Fostering Engineering Collaboration, Efficient and Effective Integration and Innovative Planning: Proceedings of the 10th Latin American and Caribbean Conference for Engineering and Technology
Date of Conference: July 23-25, 2012
Location of Conference: Panama City, Panama
Authors: Jesús David González-Llorente
John Farah
Refereed Paper: #223

Abstract

In English:
The problem of maximizing the power output of photovoltaic cells is an opportunity to develop classroom projects and research in engineering programs. This article describes the electrical characteristics of photovoltaic cells based on mathematical models and datasheet information. In addition, the solar cells behavior is approximated to ideal I-V and PV curves using straight lines for better insight. It also explains the problem of obtaining maximum electrical power from solar panel, by using both current-voltage and power-voltage curves; the solution is based on load matching by using power converters as transformers when the load resistance is different to the optimal resistance. Both the problem and the solution are presented using a pedagogical approach, in such way that undergraduate engineering student are encouraged to develop project in photovoltaic systems.


In Spanish:
El problema de maximizar la potencia obtenida de las celdas fotovoltaicas representa una oportunidad para el desarrollo de proyectos de aula y de semilleros de investigación en los programas de ingeniería. Este artículo describe las características eléctricas de las celdas fotovoltaicas según modelos matemáticos, los cuales usan información accesible desde la hoja de datos del fabricante. Además se usan aproximaciones del comportamiento de la celda solar a casos ideales para facilitar su entendimiento mediante el uso de las curvas corriente–voltaje y potencia–voltaje de las celdas solares, las cuales son aproximadas por líneas rectas para ilustrar el concepto sin pérdida de generalidad. Se explica el problema de obtener la potencia eléctrica máxima a partir de la energía solar cuando la resistencia de la carga es diferente a la resistencia óptima. La solución a este problema se basa en el acople de la carga a la fuente, para obtener la máxima transferencia de potencia, mediante el uso de transformadores de corriente continua. Tanto el problema como su solución son tratados desde un enfoque pedagógico mediante el uso de gráficas y modelos simples, de manera que se motive a los estudiantes de ingeniería a desarrollar proyectos en sistemas solares fotovoltaicos.