Yeni bir yöntem ile kristal silisyum tabanlı fotovoltaik modüllerin elektriksel performansının hesaplanması ve sıcaklık katsayılarının (iç ve dış) performansa olan etkisinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, kristal tabanlı silisyum modüllerin referans model parametrelerini hesaplamak için yeni bir yöntem sunulmuştur. Bu yöntemle referans model parametrelerini hesaplamak için gerekli olan seri direnç başlangıç değeri, bu çalışmada türetilen yeni bir bağıntı kullanarak hesaplanmaktadır. Bu yeni bağıntının geçerliliği, 50 adet ticari olarak temin edilebilen kristal tabanlı silisyum modül için doğrulanmıştır. Ayrıca, dış ortamda gölgelendirme yöntemi kullanılarak dış sıcaklık katsayıları elde edilmiştir. Yeni yöntemin sahip olduğu simülasyon doğruluğu ile iç ve dış sıcaklık katsayılarının modül performansına olan etkileri, farklı çalışma koşullarında alttan temaslı tek kristal silisyum modül için elde edilen deneysel veriler kullanılarak incelenmiştir. Ölçülen ve hesaplanan değerlerin karşılaştırılmasında ortalama karekök hata yaklaşımı kullanılmıştır. Yeni yöntem ile incelenen modülün I-V eğrisini ve elektriksel güç verimini %4,0 hata ile hesaplanmışken, farklı ışınım profiline sahip olan günlerdeki maksimum çıkış gücünü %4,5 ve günlük enerji üretimini de %1,7 hata ile hesaplamak mümkün olmuştur. Bunun yanında, elde edilen sonuçlara göre, iç ve dış sıcaklık katsayıları modül performansının simülasyonunu aynı doğrulukta gerçekleştirebilmektedir.Referans model parametrelerini hesaplamak için, iterasyon tekniklerine, ek bilgilere ve özel yazımlara gerek kalmaması, yeni yöntemin en önemli özellikleri olarak ortaya çıkmaktadır. Yeni yöntem sadece modül kataloglarında verilen bilgilerle, fotovoltaik tasarımcılara ve sıradan/son kullanıcılara, kristal tabanlı silisyum modüllerin gerçek zamanlı performansını kolayca hesaplayabilme imkanı sağlamaktadır.

In this work, a new method is presented to compute single diode model parameters at reference conditions for crystalline silicon based modules. This method employs new empirical relation, whichis derived to obtain initial value of series resistance. Validity of the proposed relation has been tested through 50 commercially available crystalline silicon based photovoltaic modules. In addition, the outdoor temperature coefficients were calculated from shaded outdoor technique. Simulation accuracy of this method and the effect of indoor and outdoor temperature coefficients on the output performance were tested for different operating conditions, using experimental data from back contact mono crystalline silicon photovoltaic module. Relative root mean square error is used for analyzing simulation results. The new method simulates the I-V curve at different operating conditions; calculates the peak power output, the efficiency and the energy output values of back contact mono crystalline PV module at selected days with error of 4,0%, 4,5%, 4,0%, and 1,7% respectively. Obtained results show that the indoor and outdoor temperature coefficients simulate the output performance of crystalline-based silicon modules with same accuracy.The new method calculates the single diode model parameters at reference conditions without using iterative techniques, additional information and special software. This method will enable photovoltaic designers and small-scale/end users to simulate the real time performance of crystalline silicon based photovoltaic modules using only datasheet values.