ДОСЛІДЖЕННЯ КІЛЬКІСНИХ ТА ЯКІСНИХ ПАРАМЕТРІВ МОДЕЛІ СОНЯЧНОГО ЕЛЕМЕНТА
Анотація
DOI: https://doi.org/10.26565/2079-1747-2026-37-04
У статті здійснено комплексний аналіз сучасних моделей сонячних елементів, які описують їх електрофізичні характеристики та внутрішні процеси перетворення сонячної енергії в електричну. Узагальнено підходи до математичного моделювання фотоелектричних перетворювачів із урахуванням їх структурно-матеріальних особливостей та фізичних механізмів генерації й рекомбінації носіїв заряду.
Досліджено залежності основних фотоелектричних параметрів сонячних елементів від впливу зовнішніх та внутрішніх факторів, зокрема температури, інтенсивності та спектрального складу сонячного випромінювання. Встановлено, що підвищення температури призводить до деградації ключових експлуатаційних характеристик, зокрема коефіцієнта корисної дії, напруги холостого ходу, коефіцієнта заповнення та параметрів вольт-амперної характеристики. Обґрунтовано, що зазначені зміни зумовлені варіаціями ширини забороненої зони, зростанням рівня рекомбінаційних процесів і зниженням рухливості носіїв заряду в напівпровідникових матеріалах.
Розроблено удосконалену методику розрахунку основних електрофізичних параметрів сонячних елементів, зокрема струму короткого замикання та напруги холостого ходу, яка базується на врахуванні багатошарової структури матеріалів, їх фізико-хімічних властивостей та умов експлуатації. Запропонований підхід дозволяє підвищити точність визначення вихідної потужності, коефіцієнта корисної дії та стабільності вольт-амперних характеристик у реальних умовах функціонування.
Особливу увагу приділено аналізу впливу змін освітленості, включаючи варіації інтенсивності та спектрального складу сонячного випромінювання, що суттєво впливають на генерацію фотоструму та формування вихідних електричних параметрів. Показано, що динамічні зміни умов освітлення впродовж доби або в умовах нестабільного випромінювання спричиняють нелінійні зміни характеристик сонячних елементів, що необхідно враховувати при їх моделюванні та експлуатації.
Обґрунтовано необхідність подальшого вдосконалення існуючих моделей сонячних елементів шляхом інтеграції температурних, спектральних та структурних факторів, що забезпечить підвищення достовірності розрахунків і ефективності функціонування фотоелектричних систем в умовах реальної експлуатації.
Завантаження
Посилання
Opanasiuk, AS, Kurbatov, DI, Berestiuk, TO, Dobrozhan, OA & Lopatka, RV 2013, ‘Modeliuvannia osnovnykh kharakterystyk soniachnykh elementiv na osnovi heteroperekhodiv n-ZnS/p-CdTe i n-CdS/p-CdTe’ [Modeling of the basic characteristics of sonic elements based on n-ZnS/p-CdTe and n-CdS/p-CdTe heterojunctions ], Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu «KhPI». Seriia: Novi rishennia u suchasnykh tekhnolohiiakh, no 18, Pp. 149–155.
Haievskyi, OYu & Ivanchuk, VYu 2024, ‘Modeliuvannia volt-ampernoi kharakterystyky fotoelektrychnoho modulia zi zminnymy faktorom idealnosti ta zvorotnym strumom nasychennia’ [Modeling of the volt-ampere characteristics of a photovoltaic module with a variable ideality factor and reverse saturation current ], Vidnovliuvana enerhetyka, no 3(78), Pp. 54-61.
Budanov, P, Kyrysov, I, Brovko, K, Rudenko, D, Vasiuchenko, P & Nosyk, A 2021, ‘Development of a solar element model using the method of fractal geometry theory’ Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, Vol. 3, no. 8(111). Pp. 75–89. DOI: https://doi.org/10.36296/1819-8058.2024.3(78).54-61 (in Ukraine)
Budzhak, YaS, Yerokhov, VIu & Melnyk, II 2011, ‘Prohnozuvannia i rozrakhunok fotoelektrychnoho peretvoriuvacha iz zadanymy kharakterystykamy’ [Prediction and calculation of a photoelectric converter with given characteristics ], Skhidnoievropeiskyi zhurnal peredovykh tekhnolohii, no 4/8(52), Pp. 24-29.
Slabinoha, MO, Kuchirka, YuM, Krynytskyi, OS & Yurkiv, NM 2018, ‘Modeliuvannia zalezhnosti zminy potuzhnosti soniachnykh panelei vid kuta padinnia promeniv’ [Modeling the dependence of the power change of solar panels on the angle of incidence changes ], Metody ta prylady kontroliu yakosti, no 2(41), Pp. 18–24. DOI: https://doi.org/10.31471/1993-9981-2018-2(41)-18-24 (in Ukraine)
Moroz, VI & Turych, OV 2012, ‘Kompiuterne modeliuvannia soniachnykh batarei’ [Computer modeling of sonic batteries ], Visnyk Natsionalnoho universytetu «Lvivska politekhnika». Elektroenerhetychni ta elektromekhanichni systemy, no 736, Pp. 104-108.
Kryvda, V, Vasylenko, O & Fedorova, M 2017, ‘Modeliuvannia elektrychnykh kharakterystyk soniachnoi paneli’ [Modeling of electrical characteristics of a solar panel ], Elektrotekhnika ta kompiuterni systemy, no 26(102), Pp. 25-31. DOI: https://doi.org/10.15276/eltecs.26.102.2017.3 (in Ukraine)
Martyniuk, VI, Klen, KS & Zhuikov, VYa 2021, ‘Vyznachennia parametriv skhem zamishchennia soniachnykh panelei za eksperymentalnymy danymy’ [Determination of parameters of the scheme of placement of sonic panels based on experimental data ], Mikrosystemy, elektronika ta akustyka, no 26(2), Pp. 237316-1. DOI:https://doi.org/10.20535/2523-4455.mea.237316 (in Ukraine)
Zaitsev, RV, Kirichenko, MV, Minakova, KO & Drozdov, AM 2021, ‘Pidvyshchennia efektyvnosti promyslovykh zrazkiv kremniievykh soniachnykh elementiv’ [Increasing the efficiency of industrial samples of silicon solar cells ], Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu «KhPI». Seriia: Enerhetyka: nadiinist ta enerhoefektyvnist, no 2(3), Pp. 75-83. DOI: https://doi.org/10.20998/2224-0349.2021.02.01 (in Ukraine)
Budanov, P, Khomiak, E, Kyrysov, I, Brovko, K, Kalnoy, S & Karpenko, O 2022, ‘Building a model of damage to the fractal structure of the shell of the fuel element of a nuclear reactor’, Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, Vol. 4, no 8(118). Pp. 60-70. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.263374 ( in Ukraine)
Kyrysov, IH, Budanov, PF, Khomiak, EA & Brovko, KYu 2022, ‘Pidkhody ta vymohy do modeliuvannia struktury napivprovidnykovoho sharu soniachnoho elementa’ [Approaches and requirements for modeling the structure of the semiconductor layer of a sonic element ], Visnyk Vinnytskoho politekhnichnoho instytutu, no 1, Pp. 35-38. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2022-160-1-35-38 (in Ukraine)
Kyrysov, IH & Budanov, PF 2022, ‘Metody doslidzhen pohlynaiuchoi poverkhni soniachnykh elementiv’ [Methods of studying the absorption of surface sonic elements ], Engineering, iss 29, Pp. 104-117. https://doi.org/10.32820/2079-1747-2022-29-104-117 (in Ukraine)
Budanov, P & Kyrysov, I 2024, ‘Qualimetric method of quality assessmentof solar battery parameters’ , Engineering, iss 33, Pp. 64-77. https://doi.org/10.32820/2079-1747-2024-33-64-77 (in Ukraine)
