TEMA 4 â TRANSDUCTORES Y ACTUADORES - Profe Saul

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Durante el período 1958-1974, el programa espacial norteamericano demandó 80 kWp/año. La eficiencia de las celdas aumentó y para 1970 el precio de las celdas habíadescendido de aproximadamente 400 US$/Wp a una cifra entre 100 y 200 US$/Wp.También aparecieron en escena nuevos materiales para celdas solares. En 1954 seobservó el efecto fotovoltaico en un contacto de Cu-CdS y en una película de CdS(Sulfuro de Cadmio) en contacto con Aluminio y Oro.El año de 1954 puede entonces ser considerado como el del nacimiento de las celdassolares tanto de silicio como de película delgada. Las celdas de silicio se desarrollaron apartir de entonces más rápidamente que las de película delgada pero éstas yapresentaban en esa época, características que las hacían interesantes.Durante el período 1961-1971 muy pocos avances se lograron, siendo los másimportantes quizás, la primera evidencia del efecto fotovoltaico de las celdas de Cu2S-CdS, el rendimiento del 13 % alcanzado en celdas de GaAs (Arseniuro de Galio), lasprimeras celdas de CdS depositadas por aerosol, el 8 % de eficiencia en celdas de CdSevaporadas. También aparecieron en 1963 las celdas de CdTe (Teluro de Cadmio) coneficiencias de 6 %. Las celdas de CdS y CdTe dominaron hasta mediados de los setentael panorama de las celdas de película delgada.En 1973 ocurrieron dos reuniones importantes y un hecho que resultaron muy valiosospara el desarrollo de la tecnología fotovoltaica. La realización de la UNESCO de laconferencia “The Sun in the Service of Mankind” (Julio) y el “Workshop onPhotovoltaic Conversion of Solar Energy for Terrestrial Applications” (Octubre). En elprimero se discutió el estado del arte de las aplicaciones de la energía solar y en elsegundo se trazaron las líneas de I&D (Investigación y Desarrollo) en USA, líneas entrelas que se contaban las celdas de Silicio, CdS, de otros materiales y sistemas. El hechofue la famosa crisis de energía de 1973 que motivó la búsqueda de nuevas fuentes deenergía y el lanzamiento de programas de I&D en las naciones industrializadas.A partir de este año se han alcanzado importantes logros. En ese mismo año, Lindmayerinventó la celda violeta de alta eficiencia (15%) y se comenzaron a vislumbrarposibilidades más reales para que las celdas solares pudieran entrar en el mercado de lasaplicaciones terrestres. Se fundaron entonces las primeras compañías fabricantes deceldas solares (en 1973 Solarex y en 1975 Solar Technology International, llamadaposteriormente Arco Solar Power y hoy en día, Siemens Solar Industries).Las celdas de película delgada atrajeron rápidamente la atención por sus posiblesventajas en los equipos espaciales (bajo peso, flexibilidad), a pesar de sus bajaseficiencias y estabilidad muy limitada. Las celdas de CdS-Cu2S alcanzaron eficienciasde laboratorio entre 8 y 10% y se intentaron producir industrialmente (SES - SolarEnergy Systems, Newark, Delaware, USA y NUKEM, Hanau, Alemania), pero losproblemas de estabilidad y las limitadas posibilidades de controlarla terminaron conesos proyectos.Si bien estas celdas no se desarrollaron posteriormente, a partir de 1975 las celdas depelícula delgada recibieron un notable impulso. En este año se obtuvo la celda cristalinan-Cds/p-CuInSe2 (CIS: CuInSe2) con una eficiencia del 12% y al año siguiente laprimera celda de película delgada de estos materiales. En 1976 también aparece el Si-a20
(Silicio amorfo) como material para celdas y se superaron varios problemas en eldesarrollo de las celdas de CdTe.En la década de 1980 aumentó en general la eficiencia de diferentes tipos de celdas. Elaumento de la eficiencia de las celdas de Si y módulos solares fueron posibles gracias aldesarrollo de novedosos conceptos y a la aplicación de modernas tecnologías. Algunosde estos conceptos son: La texturización de la superficie de la celda, el concepto “BSF”(Back Surface Field), el “BSR” (Back Surface Reflector), el “HLE” (High-Low-Emitter)y el PESC-Concept (Passivated Emitter Solar Cell) inventado por M.A. Green.En relación con la eficiencia de las celdas solares, hay que ser cuidadoso con losresultados que se anuncian pues existe una gran diferencia entre:‣ Celdas de laboratorio (se trata de mini celdas de áreas generalmente inferiores a1 cm²).‣ Módulos de I&D (los resultados de estos módulos no son reproducibles paragrandes cantidades).‣ Módulos comerciales (la potencia anunciada se ha determinado antes de laestabilización de los módulos).Recientemente, el concepto PESC ha sido mejorado y se han introducido nuevosconceptos como son PERC (Passivated Emitter Rear Contact Cell), PERL (PassivatedEmitter, Rear Locally diffused cell), LG-BC (Laser Grooved-Buried Contact). Con estastecnologías se han alcanzado eficiencias récord de celdas de Si-c (Silicio Cristalino) de24,2% y de módulos de 20,5%.4 - SENSORES DIGITALESEste tipo de sensores se caracterizan porque su señal de salida es directamenteutilizable por un dispositivo digital, sin adaptaciones ni conversiones.4.1 - Codificadores de posiciónTambién denominados encoders, son dispositivos que transforman undesplazamiento o rotación en una información digital de valor numérico proporcional alcitado desplazamiento.Dependiendo del tipo de aplicación, puede resultar necesario conocer la posición delelemento móvil (cursor o eje giratorio) o simplemente su desplazamiento respecto de laúltima posición referenciada. Ello da lugar a dos tipos de codificadores.4.1.1 – Incrementales o relativosUn detector incremental simplemente informa al sistema digital de que seproduce un desplazamiento o rotación en el elemento móvil, aportando información dela cuantía del mismo. Dependiendo de la aplicación se proporcionará información delsentido de desplazamiento o no.Un ejemplo de codificador de posición digital incremental sin información de direcciónpuede ser un sensor del giro de una rueda para un sistema ABS (Anti-lock Braking21
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