Крупные препятствия, такие как облака и здания, могут препятствовать попаданию солнечных лучей на солнечные элементы, но более мелкие источники, такие как пыль и листва, также могут создавать аналогичные проблемы. Понимание того, как потеря входящего излучения влияет на выходную мощность, необходимо для оптимизации фотоэлектрической технологии, которая преобразует свет в электричество и вносит важный вклад в переход к зеленой энергии.

В журнале Renewable and Sustainable Energy исследователи из Шанхайского политехнического университета, Шанхайского инженерно-исследовательского центра перспективных тепловых функциональных материалов и Шанхайского исследовательского центра солнечной энергии Co. Ltd исследовали, как различные условия затемнения влияют на производительность одиночных солнечных элементов и двухэлементных систем . соединены последовательно и параллельно.

«В реальном мире фотоэлектрические элементы иногда затеняются препятствиями, что значительно изменяет количество входящего света», — сказал автор Хуацин Се из Шанхайского политехнического университета и Шанхайского инженерно-исследовательского центра перспективных тепловых функциональных материалов. «Эффекты деградации затрудняют оптимизацию энергопотребления и приводят к значительным потерям мощности».

Фотогальванические элементы, соединенные последовательно, создают единый путь, по которому электроны перетекают из одной ячейки в другую. Напротив, клетки параллельно обеспечивают две полосы для прохождения электронов, а затем рекомбинации позже. В практических приложениях сети солнечных элементов соединяются последовательно и параллельно для увеличения выходного тока и мощности.

Команда обнаружила, что уменьшение выходного тока одной или двух параллельно соединенных ячеек почти идентично соотношению тени и солнечного света. Однако при последовательном подключении двух элементов происходили чрезмерные потери мощности и повышение температуры, что могло привести к дальнейшему ухудшению выходной мощности. Например, при 29,6% серийного фотоэлектрического модуля в тени ток уменьшился на 57,6%.

«Наше исследование показывает, что на производительность могут влиять многие факторы, в том числе площадь тени, тени на разных ячейках модуля и соединение ячеек и модулей», — сказал Се.

Предыдущие исследования изучали последствия тени для больших фотоэлектрических модулей, но в значительной степени игнорировали отдельные элементы и простые системы.

«В этих сложных системах тени на одной отдельной ячейке могут играть жизненно важную роль в производительности и надежности системы», — сказал Се. «Поэтому для разработки солнечных панелей необходимо изучение отдельных ячеек или простого расположения двух соединенных ячеек».

В будущем авторы надеются изучить поведение и механизмы микроскопического взаимодействия в фотогальванических элементах, подверженных различным теням.

Авторами статьи «Экспериментальное исследование потерь мощности одиночных фотогальванических элементов и двух последовательно и параллельно соединенных элементов с частичными тенями» являются Сяосюэ Го, Цзяпу Цзоу, Цзыхуа Ву, Юаньюань Ван и Хуацин Се. Статья появится в Journal of Renewable and Sustainable Energy 27 сентября 2022 года.