Två solceller kopplade parallellt (vänster) och i serie (höger) med ett hinder som skapar nyans (brun). Skuggiga förhållanden orsakade mer effektförlust i seriesystem. Kredit:Guo et al.
Stora hinder, som moln och byggnader, kan blockera solljus från att nå solceller, men mindre källor, som damm och löv, kan också skapa liknande problem. Att förstå hur förlusten av inkommande strålning påverkar effektuttaget är avgörande för att optimera solcellstekniken, som omvandlar ljus till elektricitet och är en viktig bidragande orsak till den gröna energiomställningen.
I Journal of Renewable and Sustainable Energy , forskare från Shanghai Polytechnic University, Shanghai Engineering Research Center of Advanced Thermal Functional Materials och Shanghai Solar Energy Research Center Co. Ltd undersökte hur olika nyansförhållanden påverkar prestandan hos enstaka solceller och tvåcellssystem kopplade i serie och parallellt.
"I den verkliga världen skuggas fotovoltaiska celler ibland av hinder, vilket avsevärt förändrar mängden inkommande ljus", säger författaren Huaqing Xie, från Shanghai Polytechnic University och Shanghai Engineering Research Center of Advanced Thermal Functional Materials. "Försämringseffekterna gör effektoptimering svår och resulterar i betydande effektförlust."
Solceller anslutna i serie skapar en enda väg där elektronerna strömmar från en cell till nästa. Däremot tillhandahåller celler parallellt två banor för elektroner att färdas genom, och sedan rekombineras senare. I praktiska tillämpningar är nätverk av solceller kopplade i serie och parallellt för att utöka utströmmen och effektkapaciteten.
Teamet fann att minskningen av utströmmen för en enskild cell eller två celler kopplade parallellt var nästan identisk med förhållandet mellan skugga och solljus. Men för två celler som kördes i serie uppstod överdriven effektförlust och en temperaturstegring, vilket kan orsaka ytterligare försämring av uteffekten. Till exempel, med 29,6 % av solcellsmodulen i serien i skuggan, minskade strömmen med 57,6 %.
"Vår studie visar att många faktorer, inklusive skuggområde, skuggor på olika celler i modulen, och anslutningen av celler och moduler, kan påverka prestandan", säger Xie.
Tidigare studier har undersökt konsekvenserna av skugga på stora solcellsmoduler men har till stor del ignorerat enstaka celler och enkla system.
"I dessa komplicerade system kan skuggor på en enda cell spela en avgörande roll för systemets utdata och tillförlitlighet", sa Xie. "Därför är det nödvändigt att studera enstaka celler eller ett enkelt arrangemang av två sammankopplade celler för utveckling av solpaneler."
I framtiden hoppas författarna kunna undersöka de mikroskopiska interaktionsbeteendena och mekanismerna i fotovoltaiska celler som utsätts för olika skuggor.
Artikeln, "Experimentell studie av effektförlusterna för en enskild solcellscell och två serie- och parallellkopplade celler med partiella skuggor", är författad av Xiaoxue Guo, Jiapu Zou, Zihua Wu, Yuanyuan Wang och Huaqing Xie. Artikeln kommer att dyka upp i Journal of Renewable and Sustainable Energy den 27 september 2022. + Utforska vidare
