Dos celdas solares conectadas en paralelo (izquierda) y en serie (derecha) con un obstáculo creando sombra (marrón). Las condiciones de sombra causaron más pérdida de energía en los sistemas en serie. Crédito:Guo et al.
Grandes obstáculos, como nubes y edificios, pueden impedir que la luz solar llegue a las células solares, pero las fuentes más pequeñas, como el polvo y las hojas, también pueden crear problemas similares. Comprender cómo la pérdida de radiación entrante afecta la producción de energía es esencial para optimizar la tecnología fotovoltaica, que convierte la luz en electricidad y contribuye de manera importante a la transición hacia la energía verde.
En el Journal of Renewable and Sustainable Energy , investigadores de la Universidad Politécnica de Shanghai, el Centro de Investigación de Ingeniería de Materiales Funcionales Térmicos Avanzados de Shanghai y el Centro de Investigación de Energía Solar de Shanghai Co. Ltd exploraron cómo las diferentes condiciones de sombra afectan el rendimiento de las células solares individuales y los sistemas de dos células conectados en serie y en paralelo.
"En el mundo real, las células fotovoltaicas a veces están sombreadas por obstáculos, lo que altera significativamente la cantidad de luz entrante", dijo el autor Huaqing Xie, de la Universidad Politécnica de Shanghai y el Centro de Investigación de Ingeniería de Materiales Funcionales Térmicos Avanzados de Shanghai. "Los efectos de degradación dificultan la optimización de la energía y dan como resultado una pérdida de energía significativa".
Los fotovoltaicos conectados en serie crean un solo camino con los electrones fluyendo de una celda a la siguiente. Por el contrario, las celdas en paralelo proporcionan dos carriles para que los electrones viajen y luego se recombinen. En aplicaciones prácticas, las redes de celdas solares se conectan en serie y en paralelo para expandir la corriente de salida y la capacidad de potencia.
El equipo descubrió que la disminución de la corriente de salida de una sola celda o dos celdas conectadas en paralelo era casi idéntica a la relación entre la sombra y la luz solar. Sin embargo, para dos celdas que funcionan en serie, hubo una pérdida excesiva de energía y un aumento de la temperatura, lo que puede causar una mayor degradación de la salida. Por ejemplo, con el 29,6% del módulo fotovoltaico de serie a la sombra, la corriente disminuyó un 57,6%.
"Nuestro estudio indica que muchos factores, incluido el área de sombra, las sombras en diferentes celdas del módulo y la conexión de celdas y módulos, pueden afectar el rendimiento", dijo Xie.
Estudios anteriores han explorado las consecuencias de la sombra en grandes módulos fotovoltaicos, pero han ignorado en gran medida las celdas individuales y los sistemas simples.
"En estos sistemas complicados, las sombras en una sola celda pueden desempeñar un papel vital en el rendimiento y la confiabilidad del sistema", dijo Xie. "Por lo tanto, estudiar celdas individuales o una disposición simple de dos celdas conectadas es necesario para el desarrollo de paneles solares".
En el futuro, los autores esperan examinar los comportamientos y mecanismos de interacción microscópica en células fotovoltaicas sujetas a diferentes sombras.
El artículo, "Estudio experimental sobre las pérdidas de energía de una sola celda fotovoltaica y dos celdas conectadas en serie y en paralelo con sombras parciales", está escrito por Xiaoxue Guo, Jiapu Zou, Zihua Wu, Yuanyuan Wang y Huaqing Xie. El artículo aparecerá en Journal of Renewable and Sustainable Energy el 27 de septiembre de 2022. + Explora más
