Ecuación del panel solar: qué es y cómo funciona

La ecuación del panel solar es una fórmula ampliamente utilizada que relaciona la densidad de corriente eléctrica I que sale del panel solar y el voltaje V a través del convertidor. Esta ecuación es fundamental para comprender el rendimiento y la eficiencia de los paneles solares.

Contenido de este Articulo

Fórmula para la celda solar

La fórmula que se utiliza para derivar la ecuación de la celda solar se basa en la relación P = I⋅V, donde P es la potencia generada por el panel solar. A partir de esta relación y de otras ecuaciones, se obtiene la siguiente ecuación:

I = η max A ϕ s, inc V

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Esta ecuación muestra cómo la corriente eléctrica I depende de la eficiencia máxima η max, el área del panel A, la radiación solar incidente ϕ s, inc y el voltaje V.

Ecuación detallada

Para obtener una ecuación más detallada, se utilizan otras ecuaciones que involucran diferentes parámetros, como la temperatura, la absorción y la reflexión de la luz solar. La siguiente ecuación muestra la relación entre la corriente eléctrica I y el voltaje V:

I = q A 15 π 5 σ k T s 3 { f abs [ ( 1 − ρ N s ) 2 − P s 2 B sc F 2 ( x s, 0 ) + ( 1 − ρ N a ) 2 − P a 2 B ac a 3 F 2 ( x s a, 0 ) ] − f rec ( 1 − ρ N c ) 2 − P c 2 B t b 3 F 2 ( x s b, v s b ) }

En esta ecuación, se consideran diferentes factores como la absorción de la luz, la reflexión en la superficie del panel, la recombinación de portadores de carga y la temperatura del panel. Cada uno de estos factores se representa con diferentes variables y constantes.

Relación entre B ac y B sc

Una relación importante en la ecuación del panel solar es la siguiente:

B ac = B t − B sc

Esta relación muestra cómo el factor de absorción B ac está relacionado con el factor de absorción en cortocircuito B sc y el factor de absorción total B t.

Estado de equilibrio

En el estado de equilibrio de la celda solar, cuando no hay luz incidente y el voltaje es cero, se obtiene la siguiente ecuación:

f abs, eq ( 1 − ρ N a ) 2 − P a 2 a 3 F 2 ( x s a, 0 ) = f rec, eq ( 1 − ρ N c ) 2 − P c 2 b 3 F 2 ( x s b, v s b )

En esta ecuación, se igualan los factores de absorción y recombinación en el estado de equilibrio.

Ecuación de la celda solar

La ecuación de la celda solar más comúnmente utilizada es un caso particular de la ecuación general anterior (ecuación [136]). En este caso particular, se asume que el voltaje es mucho menor que la energía de banda prohibida (es decir, v s ≪≪ x s).

Utilizando esta aproximación, se obtiene la siguiente ecuación simplificada:

I = I L − I 0 [ exp ( q V k T c ) − c f ]

En esta ecuación, I L representa la corriente de luz generada por el panel solar y I 0 representa la corriente de saturación en la oscuridad. Además, k es la constante de Boltzmann, T c es la temperatura de la celda solar y q es la carga del electrón.

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La ecuación del panel solar es una herramienta fundamental para comprender el funcionamiento y la eficiencia de los paneles solares. Esta ecuación se deriva a partir de diferentes relaciones y considera varios factores que afectan el rendimiento de los paneles solares. Entender esta ecuación es esencial para diseñar y optimizar sistemas de energía solar.

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