¿Cómo aumenta/disminuye la salida de voltaje de una celda solar?

Estoy confundido sobre cómo funcionan el voltaje y la corriente en una celda solar. Sé que la corriente se ve afectada por la cantidad de luz solar que recibe la celda del sol, y el voltaje de la celda se basa en el campo eléctrico de la unión PN.

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Cuando aprendí sobre las celdas solares, pensé que el voltaje era constante o al menos casi constante, pero mirando las curvas IV, el voltaje aumenta por alguna razón y no estoy seguro de por qué. Vi un video que comparaba la salida de voltaje de una celda solar en diferentes resistencias, que cambiaba a medida que cambiaba la resistencia, ¿es por eso que aumenta el voltaje? Además, si este es el caso, ¿significa que el voltaje depende de la corriente y la resistencia de un circuito (en lugar de que la corriente dependa del voltaje y la resistencia del circuito?) porque aprendí que la ley de Ohm establece que la corriente depende de el voltaje y la resistencia, no al revés. ¿O solo estoy pensando en esto de la manera incorrecta? ¡Gracias por ayudarme!

¿Puedes agregar la curva IV a la que te refieres?
Hola, si, acabo de agregar una imagen.

Respuestas (1)

Es útil comprender que una celda solar es solo un diodo de silicio ordinario (pero terriblemente ancho). Tiene la misma curva.

A medida que genera corriente, el voltaje aumenta. A medida que aumenta el voltaje, el diodo comienza a conducir (por encima de 0,4 V) y se produce un cortocircuito. Esto limita el voltaje.

Más sol = más corriente, y te mueves más arriba en la curva de diodo (voltaje directo).

"Ah, ja", te escucho decir, "pero ¿cómo es que esto sucede a menos de 0,5 V, no a 0,7 V?"

Bueno, es un diodo muy grande, por lo que la corriente por mm es bastante baja, por lo que no está muy arriba en la curva. Usa el simulador para jugar con el circuito. Vea que la corriente es 1 millonésima de lo que hace una celda solar

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

La corriente generada internamente es directamente proporcional a la luz y constante a un nivel de luz dado, 1 fotón ~ = 1 electrón.

Si I = 1A y su carga es de 0,2 ohmios, V = E * I da 0,2 V en la celda (y 0,2 W de potencia).

Si Rcarga = 1 ohm, V = 1 V, pero el diodo conduce a 0,5 V. Entonces, 0.5A pasa a través de Rload y, por lo tanto, 0.5A pasa internamente a través de la unión del diodo (y se pierde), y solo sale la mitad de la energía (0.5Ax0.5V = 0.25W).

Si RLoad era 0.4ohm, V=0.4V, y toda la energía (0.4W) llega a la carga

Entonces, Rload tiene que cambiar a medida que cambia la luz/corriente para maximizar la transferencia de energía. Demasiado alto, pierde potencia, demasiado bajo, pierde potencia.

Esto conduce al MPPT o controlador de seguimiento del punto de máxima potencia.

¡Gracias por su respuesta! Aprendí que un diodo no comenzará a permitir el paso de corriente hasta que los electrones tengan suficiente energía para superar la barrera, que creo que es de aproximadamente 0,55 V. Pero de acuerdo con la curva IV, la corriente disminuye a medida que el voltaje llega a este punto, ¿esto significa que a medida que se genera corriente a través de la celda solar, el voltaje aumentará hasta llegar al punto donde la barrera se rompe?
@MomoBobo haz clic en "simular este circuito" y aprende intentando.
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