3. Producción
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Item type:Publication, Estudio de los métodos analíticos para la extracción de parámetros eléctricos de módulos fotovoltaicos de capas delgadas(Universidad Nacional de Ingeniería, 2020-05-09)Para conocer la eficiencia real de un panel y poder predecir su potencia y producción energética es necesario estudiar su comportamiento y caracterizarlo a las condiciones reales del lugar en el que está instalado. El modelo de un solo diodo para celdas fotovoltaicas (FV) relaciona la corriente y el voltaje del módulo FV mediante cinco parámetros eléctricos que nos dan información fundamental acerca de los procesos físicos que tienen lugar en las celdas FV y del estado del módulo. Actualmente, existen diversos métodos analíticos, numéricos y heurísticos para extraer los parámetros del modelo, cada uno con ventajas y desventajas que dependen del tipo de módulo y de las condiciones ambientales. Se realizó un estudio de métodos de extracción analíticos que se usan actualmente para módulos FV de silicio cristalino y se aplicaron a tecnologías FV de capas delgadas. En este trabajo se presentan los resultados de la extracción de parámetros a través de comparación entre la curva corriente-voltaje (IV) medida y la modelada, además de cálculos de Normalized Root Mean Square Error (NRMSE) con el fin de comparar y evaluar ambos métodos analíticos. - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Item type:Publication, Estudio del efecto del polvo y estimación de la potencia nominal en un string fotovoltaico(Universidad Nacional de Ingeniería, 2020-05-09)La cantidad de polvo depositado en la superficie de un panel depende de los parámetros ambientales. Estos son de naturaleza aleatoria (ej. humedad, velocidad del viento y temperatura ambiente) lo que dificulta su modelamiento teórico. El presente trabajo describe el efecto del polvo calculando el factor de reducción (ηpolvo) y modelando su dependencia en el tiempo. Para lograr esto, se llevó una campaña experimental en tres strings tándem (a-Si / µc-Si) de 1.15 kW ubicados en la cuidad de Lima, dividida en dos periodos de tiempo. El primer periodo, del 15.07.2016 al 04.07.2017, los tres string se limpiaron dos veces semanalmente. La potencia nominal fue calculada para los días con cielo despejado. Se encontró que entre cada string existen ligeras diferencias o mismatch en la potencia nominal, lo que se consideró estimar un factor de corrección (k) con el propósito de reajustar la potencia de salida. En la segunda etapa del 05.07.2017 al 05.07.2018, se dejó que el polvo se deposite de manera natural, estudiando el efecto del polvo en la caída energética mediante el factor de reducción. Comprender este factor será de importancia para las operaciones de mantenimiento de los strings ubicados en ese entorno especifico. - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Item type:Publication, Procedimiento del cálculo de la potencia nominal de un generador fotovoltaico(Universidad Nacional de Ingeniería, 2020-05-09)La potencia nominal de un sistema fotovoltaico es un parámetro útil en la determinación de la condición en el que se encuentra el generador fotovoltaico. En el presente trabajo se siguió el procedimiento planteado por Martínez-Moreno, el cual se apoya en el modelo de Osterwald. Durante el desarrollo del procedimiento se observó el efecto de histéresis en diferente medida a lo largo de la campaña experimental. Los valores de la potencia corregida versus irradiancia diferían a lo largo del día, incluso cuando los valores de irradiancia y temperatura del módulo son similares. Lo que conllevaba a una incertidumbre en la inclusión de todos los datos. Debido a esto, se busca la adición de un filtro de los datos en el procedimiento de la estimación de la potencia nominal como complemento a lo propuesto por Martínez-Moreno en un intento de esclarecer el cálculo en generadores que presenten este comportamiento no lineal. - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Item type:Publication, Puesta en marcha de un laboratorio para la caracterización de tecnologías fotovoltaicas a sol real bajo las condiciones climáticas de Lima(Universidad Nacional de Ingeniería, 2020-05-09)En este trabajo se presenta el diseño, la implementación y los primeros resultados de un Laboratorio de Investigación Fotovoltaica desarrollado en las instalaciones del Grupo de Ciencia de Materiales y Energías Renovables (MatER-PUCP) de la Pontificia Universidad Católica del Perú en colaboración con el Grupo de Investigación y Desarrollo en Energía Solar y Automática (IDEA) de la Universidad de Jaén (UJA) de España. Este laboratorio es uno de los primeros en el país con el equipamiento adecuado para la calibración y certificación de diferentes tecnologías, comerciales y emergentes, de módulos fotovoltaicos en el mercado peruano. Los resultados que se esperan obtener mediante una extensa campaña experimental, que inició en mayo del 2019, podrán ser ofertados a empresas u otras instituciones públicas, como estudios detallados del comportamiento y degradación de las diferentes tecnologías de módulos fotovoltaicos en función de las condiciones climáticas particulares de la ciudad de Lima (niveles de irradiancia y su componente difuso, temperatura de operación, humedad, distribución espectral, y polvo). - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Item type:Publication, Estimation of the effective nominal power of a photovoltaic generator under non-ideal operating conditions(Elsevier, 2021-12-20)The nominal power is an essential parameter for evaluating the general state of a photovoltaic plant. The American Society for Testing and Materials, the International Electrotechnical Commission and other works propose procedures that allow estimating the nominal power of a photovoltaic generator in outdoor conditions. These procedures generally require monitoring days with ideal conditions, particularly clear sky days with high irradiance values and low wind speeds. These restrictions can limit the available number of monitoring days, especially in places with frequent cloud formations. In this work, a 109.44 kW photovoltaic plant was monitored for six months in Granada, Spain. Its nominal power is first estimated applying a referential procedure reported in the literature for large PV plants under the required ideal climatic conditions. In order to overcome the restrictions for estimating the nominal power, we propose a new procedure applicable not only for ideal but also for non-ideal conditions, such as found on partially cloudy days. This new procedure applies non-parametric statistics to find the most probable value of the nominal power within a single monitoring day. A statistical analysis indicates that it reliably estimates the nominal power at non-ideal conditions while preserving the same estimation accuracy as under ideal conditions. - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Item type:Publication, Spectral effects on the energy yield of various photovoltaic technologies in Lima (Peru)(Elsevier, 2021-05-15)This study presents for the first time the spectral impact on the performance of different photovoltaic (PV) technologies in Lima, Peru. We experimentally monitored the spectral distributions over one year (March 2019–February 2020). The average photon energy (APE) is calculated as a representative parameter to evaluate the spectral distributions. The spectral mismatch factor (MM) enables an estimation of the spectral gains of distinct PV technologies: amorphous silicon (a-Si), perovskite, cadmium telluride (CdTe), multicrystalline silicon (multi-Si), monocrystalline silicon (mono-Si) and copper indium gallium selenide with two distinct band-gaps (CIGS-1 and CIGS-2). We found that the annual APE has a value of 1.923 eV, indicating that the spectrum is shifted to shorter wavelengths. In contrast to studies performed in other locations, the spectral distribution shows relatively small monthly APE value variations. This nearly negligible seasonality could be attributed to the low latitude and the particular climate in Lima. Larger-bandgap PV technologies, such as a-Si, perovskite, and CdTe, resulted in annual spectral gains of +6.8%, +4.8%, and +2.1%, respectively. Lower-bandgap PV technologies (CIGS-2, multi-Si, CIGS-1, and mono-Si), present small annual spectral gains of −0.9%, −1.4%, −1.6% and −2.3%, respectively. Also, a quasi-linear correlation between APE and MM was found for all PV technologies. - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Item type:Publication, Indirect excitation and luminescence activation of Tb doped indium tin oxide and its impact on the host's optical and electrical properties(IOP Publishing Ltd, 2022-05-26)The effect of adding terbium to indium tin oxide (ITO) thin films on the electrical, optical and light emission properties was investigated. The films were prepared by radio frequency dual magnetron sputtering, maintaining a high optical transmittance in the ultraviolet and visible spectral regions, and a low electrical resistivity ranging from 5 × 10 − 3 Ω ⋅ cm to 0.3 Ω ⋅ cm . Terbium-related luminescence is achieved after annealing at 470 ∘C in air at atmospheric pressure. Electrical resistivity and optical transmittance were measured after each annealing step to evaluate the compromise between the achieved light emission intensity, electrical and optical properties. Additionally, temperature dependence of Tb-related luminescence quenching was assessed by temperature-dependent photoluminescence measurements, from 83 to 533 K, under non-resonant excitation. Thermal quenching activation energies suggest an effective energy transfer mechanism from the ITO host to the rare-earth (RE) ions. This indirect excitation mechanism was modeled using a spherical potential-well and a tight-binding one-band approximation approaches, describing a short-range charge trapping process and subsequent formation of bound excitons to RE ion clusters. - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Item type:Publication, Assessing the accuracy of analytical methods for extracting parameters of different PV module technologies under clear and cloudy sky conditions(Elsevier Ltd, 2024-12-01)Accurately determining single-diode model parameters yields essential insights into the photovoltaic (PV) device performance and behavior. Analytical methods for extracting these parameters often rely on mathematical assumptions typically valid under controlled indoor conditions. Applying these methods to PV modules in the field introduces complexities due to varying environmental conditions and module technologies, leading to divergencies between parameters extracted under outdoor and indoor conditions. This study closes the gap in analyzing the retrieved parameters under intricate outdoor conditions by differentiating between all-, clear-, and cloudy-sky conditions and varying irradiances for different PV technologies. We examine three methods over a year of outdoor I-V curves from Al-BSF, HIT, and a-Si/µc-Si PV modules in Lima, Peru, a low-latitude site. The findings represent the first mid-term study by the country's premier laboratory uniquely equipped for diverse outdoor PV module characterization. We evaluate the accuracy of each method using the Normalized Root Mean Square Error (NRMSE) by comparing experimental against simulated I-V curves derived from the extracted parameters. Our findings reveal that the parameters for the Al-BSF and HIT modules under all-sky conditions align with reported outdoor trends for varying irradiances, while under clear skies, they correspond with indoor trends. In terms of accuracy, the methods by Phang et al. and de Blas et al. consistently achieve an average NRMSE below 1 % across all PV module types under all-sky conditions. However, when differentiating between sky conditions, the NRMSE values for the Al-BSF and HIT modules are notably lower under clear sky conditions at any irradiance level, preserving a mean value below 0.6 %, unlike the a-Si/µc-Si PV technology, which shows more consistent NRMSE values across all sky conditions and most irradiance levels and in average above 0.7 %. These results demonstrate that selecting sky conditions based on the evaluated PV technology is beneficial for enhanced accuracy in outdoor parameter extraction.