Thesis:

Propuesta y validación de un modelo eléctrico-térmico para módulos fotovoltaicos bifaciales bajo condiciones controladas de irradiancia y temperatura en laboratorio

Los módulos fotovoltaicos bifaciales (bPV), que aprovechan tanto la irradiancia frontal como la posterior, ofrecen rendimientos energéticos superiores en comparación con los módulos monofaciales tradicionales. Sin embargo, la modelación precisa y la validación del rendimiento de los bPV sigue siendo un área poco explorada. Este trabajo aborda dicha brecha proponiendo un marco integral de modelación de bPV, respaldado por tres estudios clave de validación. El primer estudio se centra en la caracterización de módulos bPV mediante mediciones de curvas IV y pruebas de diagnóstico para evaluar las condiciones operativas. El segundo estudio evalúa y compara tres modelos eléctricos utilizando datos IV tomados en interiores, identificando los parámetros críticos que influyen en la estimación de la curva. El tercer estudio presenta un modelo acoplado eléctrico–térmico, que combina un enfoque térmico híbrido con software de acceso abierto para la estimación de la irradiancia. El modelo eléctrico propuesto logra una alta precisión en la estimación, con errores inferiores al 3 % en el punto de máxima potencia (MPP) bajo condiciones de prueba en interiores. Sin embargo, las simulaciones en condiciones reales muestran discrepancias mayores, atribuibles a factores como el sombreado parcial y errores en la estimación de la irradiancia. Los resultados destacan factores clave que afectan el rendimiento de los bPV y proporcionan información valiosa para futuras investigaciones, diseño de sistemas y optimización del rendimiento de la tecnología fotovoltaica bifacial.

Bifacial photovoltaic (bPV) modules, which harness both front and rear irradiance, offer superior energy yields compared to traditional monofacial modules. However, accurate modeling and validation of bPV performance remains underexplored. This work addresses this gap by proposing a comprehensive bPV modeling framework, supported by three key validation studies. The first study focuses on bPV module characterization through IV curve measurements and diagnostic testing to assess operational conditions. The second study evaluates and compares three electrical models using indoor IV data, identifying critical parameters that influence curve estimation. The third study presents a coupled electrical–thermal model, combining a hybrid thermal approach with open-access irradiance estimation software. The proposed electrical model achieves high estimation accuracy, with errors below 3% at the maximum power point (MPP) under indoor test conditions. However, simulations under real-world conditions reveal higher discrepancies, attributed to factors such as partial shading and irradiance estimation errors. The findings emphasize key factors affecting bPV performance and provide valuable insights for future research, system design, and performance optimization of bifacial PV technology.