Efecto de la temperatura en paneles solares fotovoltaicos y tecnologías de refrigeración para el mejoramiento de la eficiencia – Una revisión

Abstract

La eficiencia de una celda solar se ve afectada por varios factores, entre los más relevantes está la temperatura de operación, dado que cuando se incrementa hace que la eficiencia disminuya. Mediante una revisión bibliográfica de artículos, tesis de grado, páginas web y libros, se indaga e interpreta información sobre el efecto de la temperatura en la eficiencia de las celdas solares, tecnologías de refrigeración y resultados obtenidos aplicando la refrigeración. Inicialmente se pudo establecer que el parámetro más afectado es el voltaje de circuito abierto, dado que se reduce significativamente con el aumento de la temperatura, impactando directamente la potencia generada por la celda solar o módulo fotovoltaico y su eficiencia. Esta variación está dada por el coeficiente de temperatura, el cual varía dependiendo el tipo de celda solar. El valor de este parámetro está dado en el rango de -0,25% y -0,5%, reduciendo la eficiencia en igual magnitud por cada grado Celsius que aumenta la temperatura. Adicional a esto se logró establecer el modelo matemático más utilizado para determinar la eficiencia de la celda solar con base en la temperatura de operación. Con el fin de estudiar métodos de contrarrestar el impacto de la temperatura en una celda solar, se realiza una investigación de seis tecnologías de refrigeración utilizadas en paneles solares fotovoltaicos, los cuales son: agua, aire, combinada agua y aire, nanofluidos, materiales de cambio de fase (PCM por sus siglas en inglés) y tubos de calor. Se efectúa una descripción general de cada uno de los sistemas, se muestra un esquema de cómo es la configuración en los paneles solares y se describen algunos puntos a favor y en contra de las tecnologías avanzadas de nanofluidos, tubos de calor y PCM. En último lugar se realiza una revisión de la literatura donde se plasman los resultados obtenidos cuando se utiliza cada una de las tecnologías de refrigeración, se realiza un promedio y se obtiene que la tecnología Agua-aire aumenta la eficiencia un 21,85%, nanofluidos 21,1%, agua 17,72%, aire 16,45%, tubos de calor 14,63% y PCM 8,92%.