MODELLI DELLE PRESTAZIONI REALI DI UN MODULO FOTOVOLTAICO

Presentazione sul tema: "MODELLI DELLE PRESTAZIONI REALI DI UN MODULO FOTOVOLTAICO"— Transcript della presentazione:

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

2 Caratteristiche elettriche
Struttura a bande elettroniche Eg= 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 Eg elettrone “prigioniero” Se maggiore (o uguale) di Eg 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 I0 è trascurabile rispetto a I SH

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

8 Cella solare Meccanismi alla base del funzionamento della cella hn e
P e - h SCR Ē e hn 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 Come si perde energia? I 5 parametri: ηSTC
Perdita per riflessione della luce Effetti spettrali Perdita per basso irraggiamento Perdita per temperatura Perdita per polarizzazione della luce ηRRC

12 Incidenza dei parametri
Come incide la perdita? Tipo perdita Assoluta(%) Relativa(%) Riflessione 3.4 19.7 3.3 19.9 Spettrale - 0.3 - 1.7 0.7 4.2 Basso irrag- giamento 3.0 17.3 2.7 16.3 Temperatura 7.8 45.1 6.4 38.5 Polarizza- zione 19.6 3.5 21.1 Generic sky Clear sky

13 Potenza erogata STC RRC Pero=ηSTC Ginc Smod Pero=ηRRC GincSmod
η1=η0 PRR (riflessione) η2=η1 PRS (effetti spettrali) Calcolo 5 perdite η3=η2 PRG (basso irraggiamento) η4=ηRRC=η3 PRT (temperatura) η0 PRR PRS PRGPRT(efficienza reale) Programma Aquila

14 Perdita per riflessione della luce
Leggi di Snell θ = θ sinθ/sinf = n2/n1

15 Perdita per riflessione della luce
Equazioni di Fresnel dove

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

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

18 Effetti Spettrali [ ] = ° × + » )) ( 1000 ... ) / T J G k m W A
Metodo di calcolo [ ] = × + )) ( 1000 ... ) irradianza / densità di corrente ' 2 T J G k m W A STC sc abs diff dir s ph

19 Effetti spettrali k’dir = coefficiente spettrale per la componente diretta k’diff = coefficiente spettrale per la diffusa Modulo AM1.5G (k’STC) AM1.5Dir (k’dir) AM1.5Diff (k’diff) BP585 1.0 0.98 1.07 Single-Si [12] 0.99 1.04 Multi-Si [13] 1.05 [14] 1.02

20 Perdita per basso irraggiamento
Calcolo della perdita Eq. I-V per I=0 e I=Im Ottengo così i parametri A0 e I0

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) 10-3 (°C-1) Performance Ratio temperatura: PRT = (1–γΔT) 1.00

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