Modelado, simulación y ensayo de puntos calientes en sistemas fotovoltaicos

Resumen

Se presenta en el siguiente trabajo la realización del modelado eléctrico de sistemas fotovoltaicos basados en celdas solares de silicio cristalino a fin de simular diferentes escenarios de sombreamiento que permitan magnificar al fenómeno de puntos calientes en celdas sometidas a estados de iluminación dispares. Cuando esto sucede, el dispositivo deja de entregar energía y se comporta como una carga resistiva, disipando potencia en forma de calor. El modelo permite cuantificar la potencia disipada y obtener el escenario de sombreamiento que maximiza este fenómeno y evidenciar incluso que en situación de punto caliente las celdas pueden trabajar en zona de ruptura (avalancha). Posteriormente, se realizan ensayos experimentales utilizando los datos de las simulaciones para recrear el peor caso de disipación para una celda dentro de un módulo. Para obtener el modelo eléctrico (basado en el modelo de un diodo de una celda solar) se trazan experimentalmente las curvas de corriente vs. tensión de módulos y diodos puente comerciales (llamados en inglés “bypass diodes”), y se realizan ajustes, con sus respectivos parámetros característicos y tensiones de ruptura.

Los resultados de las simulaciones mostraron que la polarización inversa de celdas sombreadas puede disipar potencias superiores a los 100 W, desarrollar temperaturas cercanas a 200 °C y pérdidas de potencia a nivel sistema de hasta el '0%.