مدل‌سازی عددی و ارزیابی تجربی عملکرد سلول‌های خورشیدی تحت تمرکز نور خورشید

Abstract

امروزه با توجه به رشد روز افزون مصرف انرژی در جهان، انرژی‌های تجدیدپذیر و مخصوصاً انرژی خورشید مورد توجه ویژه‌ای قرار دارند. از میان سیستم‌های خورشیدی رایج می‌توان به سیستم‌های فتوولتاییک اشاره کرد. استفاده از سیستم‌های متمرکزکننده برای افزایش شدت تابش روی سلول‌های خورشیدی موجب افزایش توان سیستم‌های فتوولتاییک و در نتیجه کاهش قیمت برق تولید شده توسط سیستم می‌شود. در بین سیستم‌های متمرکزکننده، سیستم‌های تمرکز پایین، با نسبت تمرکز کمتر از 10، به دلیل استفاده از سلول‌های خورشیدی مونوکریستال و عدم نیاز به سیستم‌های خنک‌کاری پیچیده اهمیت دارند. در مقاله حاضر، عملکرد سلول‌های خورشیدی با سه مدل ایده‌آل، تک دیود و دو دیود بررسی شده و اعتبار و دقت این مدل‌ها با نتایج تجربی مقایسه شده است. در میان سه مدل ارائه شده، مدل دو دیود دقت بیشتری نشان داده است. سپس اثر تمرکز نور خورشید بر روی عملکرد سلول‌های خورشیدی مونوکریستال به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین عملکرد پنل خورشیدی مونوکریستال مدل شده و شبیه سازی به منظور بررسی تغییرات ولتاژ مدار باز، جریان اتصال کوتاه و توان خروجی با تغییر شدت تابش روی پنل خورشیدی و دمای پنل انجام شده و با نتایج تجربی حاصل از سیستم متمرکزکننده مقایسه شده است. در این آزمایش‌ها که با متمرکز کردن نور خورشید به وسیله‌آینه‌ها صورت گرفته است، پارامترهای شدت تابش و دمای سلول‌ها تغییر کرده و بر عملکرد آن تأثیر گذاشته‌اند. با استفاده از سیستم متمرکزکننده، توان خروجی پنل خورشیدی تقریباً تا 9_/1 برابر توان خروجی پنل در شرایط استاندارد افزایش یافته است.