Diseño y simulación de una planta para la obtención de cristales fotovoltaicos
En los últimos 50 años la comunidad científica ha tenido un mayor interés en la búsqueda de fuentes de energías alternativas, como por ejemplo la energía solar, con las cuales se espera disminuir la dependencia que existe sobre los combustibles fósiles. Las nuevas fuentes de energía deberán causar u...
- Autores:
-
Hernández Reyes, Lina Constanza
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2013
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
- Idioma:
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- OAI Identifier:
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- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/20.500.12749/18590
- Palabra clave:
- Mechatronic
Design
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Photovoltaic effect
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En los últimos 50 años la comunidad científica ha tenido un mayor interés en la búsqueda de fuentes de energías alternativas, como por ejemplo la energía solar, con las cuales se espera disminuir la dependencia que existe sobre los combustibles fósiles. Las nuevas fuentes de energía deberán causar un impacto menor en el medio ambiente, con costos de producción más económicos y de fácil acceso a la población. En el transcurso de este tiempo, las fuentes de energías alternativas como la solar han experimentado mejoras significativas tanto en sus procesos de fabricación como en su desempeño en su sitio de operación. Sin embargo, los desarrollos propios a nivel local -s0bre energía solar son limitados. Este proyecto es una propuesta dirigida en primera instancia estudiar y documentar los diferentes procesos existentes para la obtención de cristales fotovoltaicos. La información que se obtenga, y el desarrollo que se realice, servirán de apoyo al sector metalmecánico de Bucaramanga, el cual ha manifestado su interés en explorar el negocio de la fabricación de paneles solares. De esta forma se busca consolidar una base de conocimiento sobre el proceso de obtención de cristales fotovoltaicos y diseño de paneles, que permita más adelante servir de apoyo para nuevos proyectos académicos e industriales. |
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Las nuevas fuentes de energía deberán causar un impacto menor en el medio ambiente, con costos de producción más económicos y de fácil acceso a la población. En el transcurso de este tiempo, las fuentes de energías alternativas como la solar han experimentado mejoras significativas tanto en sus procesos de fabricación como en su desempeño en su sitio de operación. Sin embargo, los desarrollos propios a nivel local -s0bre energía solar son limitados. Este proyecto es una propuesta dirigida en primera instancia estudiar y documentar los diferentes procesos existentes para la obtención de cristales fotovoltaicos. La información que se obtenga, y el desarrollo que se realice, servirán de apoyo al sector metalmecánico de Bucaramanga, el cual ha manifestado su interés en explorar el negocio de la fabricación de paneles solares. De esta forma se busca consolidar una base de conocimiento sobre el proceso de obtención de cristales fotovoltaicos y diseño de paneles, que permita más adelante servir de apoyo para nuevos proyectos académicos e industriales.TABLA DE FIGURAS......... 10 TABLA DE GRAFICAS ........14 INTRODUCE16 OBJETIVOS 18 1. PANEL SOLAR ....... 19 1.1 DESCRIPCIÓN DE UN PANEL FOTOVOLTAICO. ....20 1.2 CÉLULA FOTOVOLTAICA..... 24 1.3 EL EFECTO FOTOVOLTAICO (FW). ......25 1.4 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UNA CELDA FOTOVOLTAICA. ..29 15 LAS CUATRO GENERACIONES DE CÉLULAS FOTOVOLTAICAS. ......... 33 1.5.1 PRIMERA GENERACIÓN: ....... 34 1.5.2 SEGUNDA GENERACIÓN: ...... 35 5 453 TERCERA GENERAGCIÓN:......36 14.54 CUARTA GENERACIÓN: ..... 36 2. ENERGIA SOLAR ...38 24 ANTECEDENTES DE ENERGÍA SOLAR. ....... 38 22 HISTORIA DE LA ENERGÍA SOLAR....... 39 3. ESTADO DEL ARTE 42 314 INDUSTRIA FOTOVOLTAICA. ......42 32 ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA. .....45 33 APLICACIONES DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA.........icciiiirinre 46 33.1 CENTROS DE INVESTIGACIÓN SOBRE LA ENERGÍA SOLAR: ........... 41 332 ASOCIACIONES ENCARGADAS DE SUMINISTRAR INFORMACIÓN SOBRE: ENERGÍA SOLAR... 47 34 DESARROLLO DE LA ENERGÍA SOLAR A NIVEL MUNDIAL. .................. 48 3,414 ESPAÑA....... 50 342: ALEMAN ......51 343 ITALIA iii ....... 52 346 ESTADOS UNIDOS. ..... 54 347 EN COLOMBIA. ..... 54 4. MARCO TEORICO ....... 59 4.1 SEMICONDUCTORES..... 59 43 PROCESO DE CRECIMIENTO DE SILICIO. ......... 61 4.4 MÉTODO DE CZOCHRALSKI.......66 444 COEFICIENTE DE SEGREGACIÓN EFECTIVO. ...... 45 MÉTODO DE ZONA FLOTANTE (FLOAT-ZONE)........4 46 OTROS MÉTODOS DE OBTENCIÓN DE MATERIALES FOTOVOLTAICOS BASE SILICIO.........81 4.7 NANOTECNOLOGÍA APLICADA A LA ENERGÍA SOLAR. ......86 47.14 INVESTIGACIÓN EN DESARROLLO. .....89 5 PROCESO DE UN PANEL SOLAR .....92 514 LA PURIFICACIÓN DEL SILICIO. ......92 52 PROCESO DE OBLEAS DE SILICIO. .......93 53 DOPAJE ...... 96 54 LA COLOCACIÓN DE CONTACTOS ELÉCTRICOS. ¡ponerme 97 55 EL TRATAMIENTO ANTI-REFLEJO ....... 98 56 ENCAPSULACIÓN DE LA CÉLULA. ....... 98 57 CONTROL DE CALIDAD....... 99 6. DESCRIPCION DEL SISTEMA DE UN PANEL FOTOVOLTAICO............... 101 6.1 MODELO MATEMÁTICO DEL PANEL FW. ....i102 62 SIMULACIÓN DEL PAÑEL FV.....104 6,3 SIMULACIONES PARA IRRADIACIÓN Y TEMPERATURA CONSTANTE. 107 6.4 SIMULACIONES PARA IRRADIACIÓN ...109 6,5 SIMULACIONES PARA TEMPERATURA VARIABLE. ...... 110 6,6 DISEÑO DEL INDUCTOR 111 6.7 DISEÑO DEL CAPACITOR, : 112 6,8 SIMULACIÓN DEL CONVERTIDOR DC-DGC. ...... 113 6.9 DISEÑO DEL CONTROLADOR DIFUSO. ......115 6.10 UNIVERSO DE DISCURSO. .... 116 6.11 FUNCIONES DE MEMBRESÍA Y VARIABLES LINGÜÍSTICAS. ........... 116 6.12 REGLAS DIFUSAS. .....118 6.13 PROCESO DE FUZIFICACIÓN. .... 119 6.14 SIMULACIÓN DEL CONTROLADOR DIFUSO. .......... 120 6.14.1 RESULTADOS DE LAZO CERRADO. ....120 6.15 RESULTADOS PARA CAMBIOS EN LA IRRADIACIÓN........... 122 6.16 RESULTADOS PARA CAMBIOS EN LA TEMPERATURA. 124 6.17 RESULTADOS PARA CAMBIOS EN LA TEMPERATURA Y LA IRRADIAGIÓN: 125 6.18 RENDIMIENTO Y DIMENSIONES DE UNA CELDA SOLAR................. 126 7.OTROS PANELES SOLARES 127 7.1 PLACAS SOLARES DE CAPA FINA: 127 7.2 CELDAS FLEXIBLES........128 7.3 GAPAS TRANSPARENTES 129 7.4 CELDAS ORGÁNICAS: 129 7.5 CELDAS DE CONCENTRACIÓN: 130 8. IMPACTO AMBIENTAL131 8.1 RECICLAJE DE PANELES FOTOVOLTAICOS. ...... 132 9. INCENTIVOS EN EL MERCADO SOLAR....... 134 CONCLUSIONES .......136 BIBLIOGRAFÍA .....139PregradoEn los últimos 50 años la comunidad científica ha tenido un mayor interés en la búsqueda de fuentes de energías alternativas, como por ejemplo la energía solar, con las cuales se espera disminuir la dependencia que existe sobre los combustibles fósiles. Las nuevas fuentes de energía deberán causar un impacto menor en el medio ambiente, con costos de producción más económicos y de fácil acceso a la población. En el transcurso de este tiempo, las fuentes de energías alternativas como la solar han experimentado mejoras significativas tanto en sus procesos de fabricación como en su desempeño en su sitio de operación. Sin embargo, los desarrollos propios a nivel local -s0bre energía solar son limitados. Este proyecto es una propuesta dirigida en primera instancia estudiar y documentar los diferentes procesos existentes para la obtención de cristales fotovoltaicos. La información que se obtenga, y el desarrollo que se realice, servirán de apoyo al sector metalmecánico de Bucaramanga, el cual ha manifestado su interés en explorar el negocio de la fabricación de paneles solares. De esta forma se busca consolidar una base de conocimiento sobre el proceso de obtención de cristales fotovoltaicos y diseño de paneles, que permita más adelante servir de apoyo para nuevos proyectos académicos e industriales.application/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Diseño y simulación de una planta para la obtención de cristales fotovoltaicosDesign and simulation of a plant to obtain photovoltaic crystalsIngeniero MecatrónicoUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Mecatrónicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPMechatronicDesignSimulationPhotovoltaic effectPhotovoltaic cellSolar energySolar power plantsMathematical modelsEnergetic resourcesElectric powerMecatrónicaEnergía solarCentrales solaresModelos matemáticosRecursos energéticosEnergía eléctricaDiseñoSimulaciónEfecto FotovoltaicoCélula FotovoltaicaCelda2013, M. k. 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Desarrollo de la energia solar en Colombia y sus perspectivas. Revisla de Ingenieria Universidad de los Andes.Nanotecnologica. ($.f.). www.nanotecnologica.com. Recuperado el 12 de Diciembre de 2012Solar Word. (8.f.). sítio web de Solar Word. Recuperado el 15 de Enero de 2013, de http:/mnmnw.golarworid.es/energia-solar/el-abc-de-la-energia-solar!WORLD, S. (s8.f.). lasolarnworld.com. Recuperado el 9 de Febrero de 2013www. madehow.com. (8.f.). 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