Зміни характеристик кремнієвих фотоелектричних перетворювачів сонячних батарей після струмових перевантажень
Анотація
Останнім часом багато уваги приділяється дослідженню впливу струмових перевантажень і локальних перегрівів на деградацію електричних характеристик фотоелектричних компонентів сонячних батарей. Це пов'язано, насамперед, із задачами підвищення надійності та довговічності експлуатації цих відновлюваних джерел електричної енергії. Особливу увагу такі дослідження привертають у зв'язку з появою нових методів і пристроїв підвищення надійності сонячних батарей шляхом ізоляції неактивних (дефектних або затінених) областей їхніх фотоелектричних компонентів (фотоелектричних перетворювачів і фотоелектричних модулів).
У даній роботі наведено результати досліджень впливу струмових перевантажень на вольт-амперні та вольт-ватні характеристики та електричні параметри фотоелектричних перетворювачів сонячних батарей на основі монокристалічного кремнію.
При випробуваннях використовувався режим циклічних струмових перевантажень — пропускання протягом декількох секунд електричного струму пробою через зворотно включений діод фотоелектричного перетворювача з наступним охолодженням до кімнатної температури. Після кожного циклу вимірювались вольт-амперна та вольт-ватна характеристики.
В результаті досліджень встановлено погіршення всіх основних електричних параметрів фотоелектричних перетворювачів (зменшення напруги розімкнутого кола, струму короткого замикання, фактора заповнення вольт-амперної характеристики і максимальної потужності) та визначено адитивний характер іхніх змін. Проведено порівняння діапазону часу спрацьовування запобіжників PolySwitch з тривалістю розвитку пробою фотоелектричних перетворювачів. Зроблено висновок про перспективу використання самовідновлюваних запобіжників PolySwitch як засобів захисту сонячних батарей від струмових перевантажень.
Посилання
Kӧntges M., Kurtz S., Packard C. et. al. Review of failures of photovoltaic modules. IEA PVPS Task 13, 2014, 132 p.
United Solar Technologies / [Electronic resource]. Access mode: http://ust.su/solar/media/section-inner17/1595/ 16.07.2109 (Rus)
Tonkoshkur O.S., Nakashydze L. V. [Problems of reliability of photovoltaic components of solar arrays]. Vidnovliuvana Enerhetyka (Renewable energy), 2018, no. 3, pp. 21–31. (Ukr)
Radziemska Е. Effect of temperature on dark current characteristics of silicon solar cells and diodes. International Journal of Energy Research, 2006, vol. 30, iss. 2, pp. 127–134. https://doi.org/10.1002/er.1113
Flammini M. G., Debernardi N., Le Ster M. et. al. The influence of heating time and temperature on the properties of CIGSSe solar cells. International Journal of Photoenergy, 2016, vol. 2016, article ID 4089369, 7 p. http://dx.doi.org/10.1155/2016/4089369
Ivanchenko A.V., Mazurik S.V., Tonkoshkur A.S. [Inve stigation of the characteristics of silicon photovoltaic converters of solar batteries in case of overheating]. Tekhnologiya i Konstruirovanie v Elektronnoi Apparature, 2018, no. 4, pp.14–20. http://dx.doi.org/10.15222/TKEA2018.4.14 (Rus)
Gudkova A. V., Gubin S. V., Belokon’ V. I. [Thermal stabilization of solar cells for current-voltage characteristics measurement with the pulsed light source]. Otkrytyye informatsionnyye i komp’yuternyye integrirovannyye tekhnologii, 2012, no. 57, pp. 187–196. (Rus)
Tonkoshkur A. S., Ivanchenko A. V., Nakashydze L. V., Mazurik S. V. [Application of resettable elements for electrical protection of solar batteries]. Tekhnologiya i Konstruirovanie v Elektronnoi Apparature, 2018, no. 1, pp. 43–49. http://dx.doi.org/10.15222/TKEA2018.1.43 (Rus).
Gavrikov V. [Resettable PTC fuses for protection of current overload]. Novosti Elektroniki, 2014, no. 12, pp. 11–15. (Rus) 10. Bishop J. W. Microplasma breakdown and hot-spots in silicon solar cells. Solar Cells, 1989, vol. 26, iss. 4, pp. 335–349. https://doi.org/10.1016/0379-6787(89)90093-8
Breitenstein O., Bauer J., Bothe K. et al. Understanding junction breakdown in multicrystalline solar cells. Journal of Applied Physics, 2011, vol. 109, iss. 7, article ID 071101, 10 p. https://doi.org/10.1063/1.3562200
Ivanchenko A. V., Tonkoshkur A. S., Mazurik S. V. Application of “PolySwitch” fuses for the limitation of current overloads in photovoltaic systems of solar arrays. Journal of Physics and Electronics, 2018. vol. 26, no. 1, pp. 77–82. https://doi.org/10.15421/331813
Herrmann W., Adrian M., Wiesner W. Operational behaviour of commercial solar cells under reverse biased conditions./ Proceedings of the Second World Conference on Photovoltaic Solar Energy Conversion, Austria, Vienna, 1998, pp. 2357–2359.
Nakashidze L. V., Knysh L. I. [Methodology for determining the composition and circuit design of solar photovoltaic equipments]. Aviatsionno-Kosmicheskaya Tekhnika i Tekhnologiya, 2008, no. 10 (57), pp. 100–104. (Rus)
Tonkoshkur O. S., Ivanchenko O. V., Nakashydze L. V., Mazuryk S. V. [Protection of solar arrays from electrical overloads: monograph] Zakhyst Sonyachnykh Batarey vid Elektrychnykh Perevantazhen'. Dnipro, Ltd. „AKTsENT PP”, 2018, 113 p. (Ukr)]
Koltun M. M. [Optics and Metrology of Solar Elements] Optika i Metrologiya Solnechnykh Elementov, Moscow, Nauka, 1985, 280 p. (Rus)
Tonkoshkur A. S. [Schematic technologies for improving the reliability of renewable energy sources based on solar arrays using functional electronics elements]. Mater. Of the VІI Int. Scientific-Practical Conference “Development of Business-Analytics, Accounting and Taxation in the Conditions of Globalization, Aggravation of Energy Problems”, Ukraine, Dnipro, 2019, pp. 210–212. (Ukr)
Trusov V. A., Gusev A. M. [Elements of protection of electrical circuits against overvoltages and overcurrents]. Proceedings of International Symposium “Reliability and Quality”, 2011, vol. 2, pp. 221–224. (Rus)
Авторське право (c) 2019 Іванченко О. В., Тонкошкур О. С.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
