Capacitats prèvies Fonaments de circuits electrònics i dispositius. En el cas de que l'idioma d'impartició sigui l'anglès, s'especificarà en el moment de la publicació dels horaris de l'assignatura. Requisits
Metodologies docents L'assignatura s'impartirà en castellà, encara que part del material acadèmic estarà disponible en anglès. Per l'experiència d'altres anys, hi ha un alt percentatge d'estudiants d'orígen internacional, per la qual cosa, l'assignatura (o part d'ella) podrà impartir-se en anglès si es la millor opció per a tothom. Els estudiants poden comunicar-se a classe i en els exercicis escrits i orals en català, castellà, anglès o francès.
Objectius d'aprenentatge de l'assignatura Fonaments de l'energia solar fotovoltaica, les cèl.lules solars i una introducció als sistemes fotovoltaics.
1 / 15
Universitat Politècnica de Catalunya
Última modificació: 13-05-2015
11585 - IESF - Introducció a l'Energia Solar Fotovoltaica Continguts
1. Introducció a l'enginyeria fotovoltaica (9,6 ECTS) Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
1.1. El sistema fotovoltaic. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
1.2. Definicions importants: radiació, irradiància. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
1.3. Modelització PSpice. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
1.4. Subcircuits Spice. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
1.5. Fonts PWL i fonts controlades. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
1.6. Standard AM1.5G espectre del sol. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
1.7. Standard AM0 i comparació amb un cos negre. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
1.8. Entrada d'energia al sistema fotovoltaic. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
2 / 15
Universitat Politècnica de Catalunya
Última modificació: 13-05-2015
11585 - IESF - Introducció a l'Energia Solar Fotovoltaica
1.9. Problemes. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
2. Resposta espectral i corrent de curtcircuit (19,2 hores ECTS). Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
2.1. Introducció. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
2.1.1. Coeficient d'Absorció Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
2.1.2. Reflectància Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
2.2. Model analític de la cèl.lula solar. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
2.2.1. Densitat espectral de corrent de curtcircuit. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
2.2.2. Flux espectral de fotons. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
2.2.3. Densitat de corrent espectral total i unitats. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
3 / 15
Universitat Politècnica de Catalunya
Última modificació: 13-05-2015
11585 - IESF - Introducció a l'Energia Solar Fotovoltaica
2.3. Model Spice de la densitat espectral de corrent. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
2.3.1. Subcircuit coeficient d'absorció. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
2.3.2. Model de la corrent de curtcircuit. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
2.4. Corrent de curtcircuit. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
2.5. Eficiència quàntica QE. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
2.6. Resposta espectral SR. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
2.7. Corrent de foscor. Efectes del material fotovoltaic. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
2.8. Superposició. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
2.9. Característiques I (v). Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
4 / 15
Universitat Politècnica de Catalunya
Última modificació: 13-05-2015
11585 - IESF - Introducció a l'Energia Solar Fotovoltaica
2.10. Resistències sèrie i paral.lel i diode de recombinació. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
3. Característiques elèctriques de la cèl.lula solar (28,8 hores ECTS). Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
3.1. Circuit equivalent ideal. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
3.2. Model PSPICE d'una cèl.lula solar ideal. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
3.3. Tensió de circuit obert. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
3.4. Punt de màxima potència. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
3.5. Factor de forma (FF) i rendiment Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
3.6. Model generalitzat d'una cèl.lula solar. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
3.7. Model SPICE. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
5 / 15
Universitat Politècnica de Catalunya
Última modificació: 13-05-2015
11585 - IESF - Introducció a l'Energia Solar Fotovoltaica
3.8. Efecte de la resistència sèrie en la corrent de curtcircuit i a la tensió de circuit obert. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
3.9. Efecte de la resistència sèrie en el Fill Factor. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
3.10. Efecte de la resistència paral.lel. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
3.11. Efecte del diode de recombinació. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
3.12. Efecte de la temperatura. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
3.13. Efecte de la concentració. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
3.14. Efecte de la radiació espaial. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
3.15. Model de comportament de la cèl.lula solar. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
3.16. Ús del model de comportament. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
6 / 15
Universitat Politècnica de Catalunya
Última modificació: 13-05-2015
11585 - IESF - Introducció a l'Energia Solar Fotovoltaica
4. La cèl.lula solar com element circuital (19,2 hores ECTS) Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
4.1. Introducció Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
4.2. Connexió sèrie de cèl.lules solars. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
4.2.1. Associació de cèl.lules solars idèntiques. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
4.2.2. Problema de punt calent. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
4.2.3. Diodes de pas. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
4.3. Connexió paral.lel de cèl.lules solars. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
4.4. Regles d'escala de les característiques I_V Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
4.5. Conversió de les característiques estàndard a condicions arbitràries d'irradiància i temperatura. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
7 / 15
Universitat Politècnica de Catalunya
Última modificació: 13-05-2015
11585 - IESF - Introducció a l'Energia Solar Fotovoltaica
4.5.1. Transformació basada en variables normalitzades (ISPRA method). Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
4.6. Model de comportament Spice. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
4.7. Problema de punt calent en un mòdul i Àrea d'operació segura (SOA). Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
5. Propietats de l'energia solar (9,6 hores ECTS). Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
5.1. Introducció Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
5.2. Coordenades celestes: equatorials i horitzontals. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
5.3. Components de l'energia solar. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
5.3.1. Directa. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
5.3.2. Difusa. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
8 / 15
Universitat Politècnica de Catalunya
Última modificació: 13-05-2015
11585 - IESF - Introducció a l'Energia Solar Fotovoltaica
5.3.3. Albedo. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
5.4. Integració de les components de l'energia solar. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
5.5. Correlacions irradiància-radiació. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
5.6. Efectes dels angles d'elevació i azimut en la col.leció d'energia solar. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
6. Tecnologia de cèl.lules solars (28,8 hores ECTS). Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
6.1. Introducció. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
6.2. Materials i modelització. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
6.3. Eficiències ideals. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
6.4. Cèl.lules solars de silici cristal.lí. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
9 / 15
Universitat Politècnica de Catalunya
Última modificació: 13-05-2015
11585 - IESF - Introducció a l'Energia Solar Fotovoltaica
6.4.1. Silici: propietats i fabricació. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
6.4.2. Fabricació industrial. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
6.4.3. Cèl.lules solars de silici en capa fina. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
6.4.4. Conceptes d'alt rendiment. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
6.5. Cèl.lules solars de pel.lícula prima. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
6.5.1. Silici amorf. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
6.5.2. Silici microcristal.lí. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
6.5.3. Telur de cadmi. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
6.5.4. CIS. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
10 / 15
Universitat Politècnica de Catalunya
Última modificació: 13-05-2015
11585 - IESF - Introducció a l'Energia Solar Fotovoltaica
6.6. GaAs i cèl.lules d'ús espaial. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
6.6.1. Cèl.lules de concentració. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
6.7. Cèl.lules orgàniques. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
6.7.1. Fotoelectroquímiques. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
6.7.2. Cèl.lules solars orgàniques i de plàstic. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
7. Introducció als sistemes fotovoltaics (19,2 hores ECTS). Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
7.1. Connexió de mòduls a sistemes. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
7.2. Sistemes aïllats 1. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
7.3. Concepte d'hores equivalents solars (PSH). Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
11 / 15
Universitat Politècnica de Catalunya
Última modificació: 13-05-2015
11585 - IESF - Introducció a l'Energia Solar Fotovoltaica
7.4. Balanç d'energia en un sistema fotovoltaic. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
7.5. Sistema de disseny simplificat. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
7.6. Sèries de radiació estocàstiques. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
7.7. Probabilitat de pèrdua de càrrega (LLP). Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
7.8. Sistemes connectats a xarxa. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
8. Activitats supervisades (SA): del concepte al dispositiu (6,1 hores ECTS). Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
8.1. Trobar les dades de radiació d'un lloc específic. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
8.2. Trobar dades d'una cèl.lula solar. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
8.3. Calcular l'energia produïda en un any. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
12 / 15
Universitat Politècnica de Catalunya
Última modificació: 13-05-2015
11585 - IESF - Introducció a l'Energia Solar Fotovoltaica
8.4. Definir un procés de fabricació. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
8.5. Descriure els equipaments necessaris per fabricar. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
9. Altres activitats (OA): coneixement del món fotovoltaic (10 hores ECTS). Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
9.1. Trobar informació rellevant sobre la producció mundial. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
9.2. Trobar informació rellevant sobre el preu del wat pic. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
9.3. Trobar taules de rendiments. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
9.4. Escriure un report tècnic. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
9.5. Fer una presentació oral. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
(CAT) 9.2. Find relevant information on cost per wat/peak for several solar cell technologies. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut:
13 / 15
Universitat Politècnica de Catalunya
Última modificació: 13-05-2015
11585 - IESF - Introducció a l'Energia Solar Fotovoltaica
Descripció: (CAT) Activitats vinculades: (CAT)
(CAT) 9.3. Find relevant information on commercial efficiencies of several solar cell technologies. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut: Descripció: (CAT) Activitats vinculades: (CAT)
(CAT) 9.4. Write a summary report according to specific guidelines. Competències de la titulació a les que contribueix el contingut: Descripció: (CAT) Activitats vinculades: (CAT)
(CAT) 9.5. Give a power point presentation of your findings Competències de la titulació a les que contribueix el contingut: Descripció: (CAT) Activitats vinculades: (CAT)
14 / 15
Universitat Politècnica de Catalunya
Última modificació: 13-05-2015
11585 - IESF - Introducció a l'Energia Solar Fotovoltaica Sistema de qualificació Assistència: 5 % Treballs a casa: 15 % Món fotovoltaic coneixement: 10 % Presentació Power Point: 5 % Examen final: 40 % Test de simulació: 15 % Normes de realització de les activitats
Bibliografia Bàsica: Castañer Muñoz, L.; Silvestre Berges, S. Modelling photovoltaic systems: using PSpice. Chichester: John Wiley & Sons, 2002. ISBN 0470845287.
Complementària: Markvart, T.; Castañer, L. Solar cells: materials manufacture and operation. Oxford [etc.]: Elsevier Science, 2005. ISBN 1856174573.