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MODELLI DELLE PRESTAZIONI REALI DI UN MODULO FOTOVOLTAICO Relatori Laureando Prof. ANTONIO PARRETTA CARLO SIBILLA Prof. CESARE MALAGU Università degli.

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1 MODELLI DELLE PRESTAZIONI REALI DI UN MODULO FOTOVOLTAICO Relatori Laureando Prof. ANTONIO PARRETTA CARLO SIBILLA Prof. CESARE MALAGU Università degli Studi di Ferrara Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea triennale in Ingegneria Meccanica

2 Caratteristiche elettriche Struttura a bande elettroniche E g = gap proibito (o banda proibita) di energia ISOLANTE SEMICONDUTTORE CONDUTTORE

3 Il silicio: puro e drogato Puro Drogato con fosforo Drogato con boro DROGAGGIO Tipo n Tipo p

4 Le giunzioni p-n Semiconduttori drogati: prima della giunzione dopo la giunzione Giunzione p-n

5 Effetto fotoelettrico Energia di un fotone da cui poiché minore di E g elettrone prigioniero Se maggiore (o uguale) di E g elettrone libero Processo fotoelettrico del silicio

6 Curva caratteristica: I/V Corrente che attraversa la giunzione della cella: Eq. caratteristica cella Risolvendo rispetto a V: dove I 0 è trascurabile rispetto a I SH

7 Curva caratteristica: I/V Andamento cella illuminata e al buio Dipendenza dallilluminazione… e dalla temperatura

8 Cella solare Meccanismi alla base del funzionamento della cella N P e - h SCR Ē e - h e e h h load

9 Cella solare Silicio monocristallino Silicio policritallino Principali differenze COSTO EFFICIENZA PUREZZA

10 Il modulo fotovoltaico In condizioni standard (STC) In condizioni reali (RRC)

11 I 5 parametri: η STC oPerdita per riflessione della luce oEffetti spettrali oPerdita per basso irraggiamento oPerdita per temperatura oPerdita per polarizzazione della luce η RRC Come si perde energia?

12 Come incide la perdita? Tipo perditaAssoluta(%)Relativa(%)Assoluta(%) Relativa(%) Riflessione Spettrale Basso irrag- giamento Temperatura Polarizza- zione Generic sky Clear sky Incidenza dei parametri

13 Potenza erogata STC RRC P ero= η STC G inc S mod P ero= η RRC G inc S mod η 1 =η 0 PR R (riflessione) η 2 =η 1 PR S (effetti spettrali) Calcolo 5 perdite η 3 =η 2 PR G (basso irraggiamento) η 4 =η RRC =η 3 PR T (temperatura) η 0 PR R PR S PR G PR T (efficienza reale) Programma Aquila

14 Perdita per riflessione della luce Leggi di Snell θ = θ sinθ/sin = n 2 /n 1

15 Perdita per riflessione della luce Equazioni di Fresnel dove

16 Grafico delle perdite con cielo sereno Grafico delle perdite con cielo generico

17 Metodo di calcolo assorbimento luce diffusa dove e Perdita per luce diffusa Qual è lo scopo?

18 Effetti Spettrali Metodo di calcolo

19 Effetti spettrali kdir = coefficiente spettrale per la componente diretta k diff = coefficiente spettrale per la diffusa ModuloAM1.5G (k STC ) AM1.5Dir (k dir ) AM1.5Diff (k diff ) BP Single-Si [12] Multi-Si [13] Multi-Si [14]

20 Perdita per basso irraggiamento Calcolo della perdita Eq. I-V per I=0 e I=I m Ottengo così i parametri A 0 e I 0

21 Perdita per basso irraggiamento Calcolo il PR per il basso irraggiamento Da cui

22 Effetti della temperatura P=f(T) Modulo al silicio cristallino ΔT = T(°C) – 25 e γ = (4÷6) (°C -1 ) Performance Ratio temperatura: PR T = (1–γΔT) 1.00

23 Effetti della temperatura Simulatore solare 25°C (costanti) Condizioni reali Variabilità tra 5 e 55°C


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