Modelo de un diodo: fotocorriente según la irradiancia, factor de idealidad n, temperatura; curvas I(V) y P(V), punto de máxima potencia.
Gráficas
Sobre el modelo
La curva corriente-voltaje de la celda solar en el modelo de un diodo se construye con la fotocorriente, fijada por la irradiancia, el factor de idealidad n y la dependencia térmica de la exponencial del diodo. De I(V) se obtiene la potencia P(V) = I·V; el punto de máxima potencia es donde dP/dV = 0. Al cambiar irradiancia, n y temperatura se ven la corriente de cortocircuito I_sc, el voltaje de circuito abierto V_oc, el factor de llenado y el corrimiento del punto de máxima potencia. Supuestos: un diodo, resistencias serie y de derivación típicas; sin celdas de unión múltiple, sombreado local ni red térmica completa del módulo.
Para quién: Fotovoltaica y dispositivos semiconductores: curva I-V de la celda solar y punto de máxima potencia.
Conceptos clave
curva corriente-voltaje
punto de máxima potencia
fotocorriente
factor de idealidad
voltaje de circuito abierto
irradiancia
factor de llenado
Cómo funciona
Modelo de un diodo: I = I_ph − I_0 [exp(V/(n V_T)) − 1] con resistencias serie y de derivación. La fotocorriente crece con la irradiancia; V_T = kT/q fija la pendiente de la exponencial. En pantalla, las curvas I(V) y P(V) = I·V y la marca del punto de máxima potencia, donde dP/dV = 0.
Fórmulas principales
Iᵖʰ ∝ G, Vₜ ≈ (kT/q)·n
Preguntas frecuentes
¿Por qué al subir la irradiancia crece sobre todo I_sc?
La fotocorriente es casi proporcional al número de fotones absorbidos, así que la corriente de cortocircuito sigue la irradiancia en forma lineal. El voltaje de circuito abierto crece solo en forma logarítmica con la fotocorriente: la exponencial del diodo no duplica V_oc al duplicar la luz.
¿Qué es el punto de máxima potencia?
Es el punto de operación en el que P = I·V es máxima: ni el cortocircuito (I máxima, V = 0) ni el circuito abierto (V máximo, I = 0). El controlador que sigue el punto de máxima potencia busca ese codo; trabajar solo en V_oc o en I_sc entrega potencia media nula a la carga.
¿Cómo empeora la temperatura la característica?
Subir la temperatura suele bajar V_oc más de lo que ayuda a la corriente y encoge el rectángulo de potencia. El factor n estira el codo del diodo y puede empeorar el factor de llenado; las curvas de un diodo muestran esos corrimientos sin un modelo térmico completo del módulo.