Simulador solar de bajo costo para la caracterización de dispositivos fotovoltaicos
La caracterización de dispositivos fotovoltaicos requiere fuentes de radiación que reproduzcan, de manera controlada y reproducible, las características espectrales de la luz solar. Aunque los simuladores solares comerciales ofrecen un alto nivel de desempeño, su costo puede limitar su disponibilidad en laboratorios académicos y educativos. Ante este reto, investigadores de la Universidad Marista de Mérida, en colaboración con alumnos, desarrollaron un simulador solar de bajo costo basado en una lámpara de tungsteno-halógeno y una lente de Fresnel como concentrador óptico.
El sistema utiliza una lámpara de 360 W con una temperatura de color de 3250 K, originalmente integrada en un proyector, cuya radiación es modificada mediante un filtro azul y un hot mirror. El filtro permite corregir principalmente la región azul-visible del espectro, mientras que el hot mirror reduce la contribución de radiación infrarroja. La posición de la fuente y del dispositivo bajo prueba puede ajustarse para modificar la irradiancia incidente.
Para evaluar el desempeño óptico, se comparó el espectro producido por el simulador con el espectro solar de referencia ASTM G-173-03. El análisis mostró que, en el intervalo de 400 a 1000 nm, el simulador alcanza una clasificación espectral A de acuerdo con los criterios establecidos en IEC 60904-9:2020 y ASTM E927-10.
Como prueba de aplicación, se caracterizó una celda solar comercial mediante curvas corriente-voltaje. Se obtuvo una densidad de corriente de cortocircuito de 38.3 mA/cm², un voltaje de circuito abierto de 640 mV y un factor de llenado de 70.2 %, valores que mostraron una concordancia razonable con las especificaciones del fabricante.
El desarrollo demuestra que, mediante la combinación de óptica, instrumentación y caracterización fotovoltaica, es posible construir infraestructura experimental accesible para investigación y docencia. El trabajo señala como siguientes etapas mejorar la coincidencia espectral, así como evaluar la estabilidad temporal y la homogeneidad espacial de la irradiancia.