- Una serie de accionamientos neumáticos para la carga y descarga automática de las células solares. El sistema de iluminación no se realiza utilizando la típica lámpara de xenon sino que se basa en la utilización de un sistema de lámparas halógenas que, aunque son menos uniformes y de menor potencia, permiten una mayor capacidad de variación de las condiciones de iluminación. Por ello, se utilizan varias lámparas halógenas con posibilidad de desplazamiento y variación en la orientación.
Además, las lámparas halógenas tienen mayor rapidez en el encendido que las de xenon y su sustitución es también más simple.
El sistema de control de temperatura está constituido por intercambiadores de calor por efecto peltier, que permiten un enfriamiento rápido de la célula y por un sensor de temperatura, de forma que es posible variar las condiciones de iluminación controlando la temperatura de la célula en todo momento.
La estación de medida dispone de dos hileras de contactos eléctricos independientes, con dos tomas independientes de corriente eléctrica que permiten la medición de la célula solar sin los efectos de la resistencia de contacto. En concreto, se ha previsto que la corriente se introduzca a través de todos los contactos frontales, menos uno, y por una de las tomas de corriente de la plataforma, empleándose el contacto frontal restante y la otra toma de corriente de la plataforma para la medida de la diferencia de potencial de la célula.
El sistema de polarización de la célula está compuesto por una fuente de alimentación de cuatro cuadrantes que permite realizar medidas de oscuridad y de iluminación para cualquier caso de polarización.
De esta forma, el sistema es capaz de imponer condiciones de iluminación, temperatura y polarización variables a voluntad y por ello es capaz de efectuar mediciones de curvas I-V de iluminación y oscuridad y curvas (ISC- VOC) y de fotovoltaje en condiciones de iluminación variable.
Además, el sistema de evaluación de células solares objeto de la invención, únicamente precisa para su funcionamiento de una toma de alimentación eléctrica monofásica y una fuente de aire a presión, no requiriendo por tanto ni tomas de agua, ni desagües, ni tomas de vacío, ni de alimentación eléctrica trifásica.
Descripción de los dibujos
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1. Muestra una representación esquemática del sistema de evaluación de células solares objeto de la invención, incluyendo todos los subsistemas que lo componen.
La figura 2. Muestra la estación de medida, incluyendo la plataforma portacélulas y las hileras de contactos eléctricos.
La figura 3. Muestra en detalle la plataforma portacélulas.
La figura 4. Muestra los contactos eléctricos con su soporte.
Realización preferente de la invención
Como se observa claramente en la figura 1, el sistema de evaluación de células solares objeto de la invención consta de una estación de medida (1) , un sistema de iluminación (2) , un sistema de control de temperatura (3) , un sistema de polarización (4) , un sistema de adquisición de datos (5) , un sistema automático de gestión (6) y un ordenador personal (7) , así como así como un sistema de carga y descarga (8) automática de las células solares.
A continuación, se incluye una descripción detallada de los elementos constitutivos del sistema.
Estación de medida
La estación de medida de células solares está constituida por una plataforma portacélulas (9) construida en cobre macizo y bañada en oro para evitar la oxidación del cobre y garantizar un buen contacto eléctrico con la cara posterior de la célula solar.
En su cara superior, la citada plataforma portacélulas (9) presenta una serie de orificios (10) , pasantes hasta su cara posterior y unos anillos ranurados (11) , empleados para la sujeción, por vacío, de la célula.
En su cara posterior la plataforma portacélulas (9) presenta unos rehundidos en los cuales se alojan cuatro intercambiadores de calor por efecto peltier (12) , un sensor de temperatura y los conectores correspondientes a las tuberías de vacío.
La refrigeración de los termoelementos peltier se realiza mediante ventilación de aire forzada, para lo cual llevan adosados varios radiadores y ventiladores.
La plataforma portacélulas (9) va instalada en un carro móvil (13) que, mediante accionamientos neumáticos se desplaza desde la posición de medida, en el interior del sistema, hasta una posición exterior donde puede realizarse, de forma cómoda y sencilla la carga y descarga de las células solares. La carga y descarga de células puede realizarse manualmente, mediante sistema electro-neumático-mecánico o bien mediante un robot.
La estación de medidas cuenta con dos hileras de contactos eléctricos independientes (14) , situadas paralelamente, que van montadas respectivamente sobre dos soportes (13) desplazables verticalmente de forma que los contactos eléctricos queden situados inmediatamente sobre la célula solar cuando ésta se encuentre en la plataforma portacélulas en la posición de medida. Al estar cada una de las hileras montada sobre una plataforma soporte independiente (15) , la separación entre las hileras de contactos eléctricos puede variarse a voluntad.
Cada contacto eléctrico de las dos hileras (14) estará realizado en cobre bañado en oro y dispondrá de una conexión eléctrica individual, estando montado sobre un muelle (15) que garantiza un adecuado contacto eléctrico-mecánico sobre la célula solar y accionados mediante un cilindro neumático que posibilita su aplicación sobre la célula solar.
Además, se ha previsto la incorporación de un circuito eléctrico/electrónico que permite verificar si la hilera de contactos (14) ha apoyado efectivamente sobre el conductor eléctrico o si por el contrario el contacto ha sido defectuoso, contando para ello con un medidor de impedancia eléctrica que se conecta sobre los contactos eléctricos activos de cada hilera.
Todos los contactos eléctricos activos, menos uno, serán empleados para inyectar corriente en la cara superior de la célula solar, utilizándose el restante contacto eléctrico para la medida de la tensión eléctrica en dicha superficie. La conexión eléctrica de la cara posterior se realizará a través de la plataforma portacélulas (9) que dispondrá de dos tomas eléctricas independientes, una para la inyección de corriente y otra para la medida de la tensión.
La estación de medidas alberga también las válvulas y bombas necesarias para realizar el vacío que permita sujetar la célula solar en la posición de media, pudiendo dicha bomba ser eléctrica o, preferentemente, de efecto Venturi.
Sistema de iluminación continua
La iluminación de la célula solar se realiza mediante un sistema de lámparas halógenas (16) , desplazables y orientables, realizándose la alimentación eléctrica de dichas lámparas mediante corriente continua con un bajo nivel de rizado, pudiendo variarse la tensión automáticamente en función de la lectura realizada por un sensor de irradiancia (17) situado también en la estación de medida. El control del nivel de iluminación puede realizarse de forma anual o bien por medio del ordenador de control (7) .
Sistema de control de temperatura
Este sistema está constituido por cuatro elementos peltier cuya alimentación eléctrica se realiza mediante corriente continua con bajo nivel de rizado, variándose la tensión de alimentación de forma automática en función de la lectura realizada por un sensor de temperatura (17) situado en la propia plataforma (9) . El control de temperatura puede realizarse manualmente o bien a través del ordenador de control (7) .
Sistema de polarización
Este sistema está constituido por una fuente de alimentación de cuatro cuadrantes y cuatro hilos, con capacidad para comunicarse con el ordenador de control (7) .
Sistema de adquisición de datos
Este sistema permite medir el nivel de iluminación sobre la célula, su temperatura y la tensión corriente aplicada sobre ésta.
Sistema de carga y descarga automática
Está constituido por una serie de accionamientos neumáticos y por un controlador lógico programable (PLC) que fijará el orden de activación de los accionamientos neumáticos, realizará las comprobaciones de errores o averías durante la medición y se comunicará con el ordenador de control (7) .
