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Principios de la Unión PN



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Celdas Solares LEDs Diodo Laser Fotodetectors Transistores Principios de la Unión PN
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Unión PN
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LED: Polarisación Directa
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Celda solar El problema con esta disposición es que la unión PN captaría muy poca luz.
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Celda solar Si el semiconductor N es muy delgado a través de él se puede incidir mucha mayor luz hacia la unión PN
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Eficiencia límite: 31% Monocristalina: - 16-19% Policristalina - 14-15% efficiency Silicon Cell Average Efficiency Celdas de Primera generación
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Banda prohibida (band gap) Una banda prohibida pequeña sería deseable porque aprovecharía más longitudes de onda de los fotones del sol pero, en contraparte, entre más amplia la banda prohibida más fuerte es el campo eléctrico generado cuando se forma la unión PN. Una banda ideal en la práctica debería de estar entre 1.0 y 1.7 eV para producir suficientes electrones sin mucho calor.
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Shockley-Queisser eficiencia límite
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Banda prohibida (band gap)
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Circuito Equivalente
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Ecuación característica
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Radiación Cuerpo Negro
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El espectro del sol The entire spectrum is not available to single junction solar cell
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El espectro del sol • Ultravioleta: 0.20 - 0.39 µm• Visible: 0.39 - 0.78 µm• Cercano Infrarojo: 0.78 - 4.00 µm• Infrarojo: 4.00 - 100.00 µm 99% de la radiación está ubicada entre 0.3 y 2.8 µm El pico está en 0.483 µm La intensidad de la radiación afuera de la atmósfera es de 1370 W/m2 En la superficie de la tierra es de alrededor de 1000 W/m2
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Celda Solar Ideal Una celda solar ideal aprovecharía todas las longitudes de onda del sol. Esto no es posible en una simple unión PN debido a la naturaleza estrecha de su banda prohibida. Las celdas de múltiples capas (unas sobre otras) aprovechan mejor el espectro solar si las diferentes uniones tienen diferentes bandas pero dentro del espectro solar.
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Tipos de celdas de Si Monocristalinas: estructura atómica muy ordenada. rendimiento entre el 15% y el 18%. difícil construcción, alto precio. Policristalinas: estructura atómica no tan ordenada como en el monocristalino. rendimiento entre el 12% y el 15% . Amorfas: estructura atómica bastante desordenada. rendimiento es inferior al 10%. fabricación sencilla, más barato.