بررسی تجربی عملکرد سلول فتوولتاییک با تمرکز نورخورشید

امروزه با توجه به رشد روز افزون مصرف انرژی در جهان، انرژی‌های تجدیدپذیر و مخصوصاً انرژی خورشید و سیستم‌های خورشیدی مورد توجه ویژه‌ای قرار دارند. فتوولتاییک یک روش تولید توان الکتریکی با تبدیل مستقیم نور خورشید به جریان الکتریکی است که از مواد نیمه رسانا با خاصیت فتوولتاییک استفاده می‌کند. استفاده از سیستم‌های متمرکزکننده برای افزایش شدت تابش روی سلول‌های خورشیدی موجب افزایش توان سیستم‌های فتوولتاییک می‌شود. سیستم‌های متمرکزکننده فتوولتاییک از لنزها یا آینه‌ها برای متمرکز کردن نور خورشید روی سطح کوچکی از سلول‌های فتوولتاییک برای تولید الکتریسیته استفاده می‌کنند. سیستم‌های انرژی خورشیدی با نسبت تمرکزشان مشخص می‌شوند، سیستم تمرکز پایین با نسبت تمرکز کمتر از 10، متوسط با نسبت تمرکز بین 10 و 100، بالا با نسبت تمرکز بیشتر از 100 که این سیستم‌ها، سیستم‌های تمرکز خطی یا نقطه‌ای می‌باشند. سیستم‌های متمرکز کننده با نسبت تمرکز بالاتر از 5/2 از یک سیستم ردیاب خورشیدی استفاده می‌کنند و برای سیستم‌هایی با نسبت تمرکز کمتر از 5/2 می‌توان از سیستم‌‌های تمرکز ثابت استفاده نمود. در مقایسه با سیستم‌های فتوولتاییک متداول غیرمتمرکز، سیستم‌های متمرکزکننده تا زمانی که سلول خورشیدی خنک‌کاری شود، راندمان بالاتری در نور متمرکز ارائه می‌دهند. نور پراکنده (غیرمستقیم) حاصل از شرایط ابری و سایه را نمی‌توان متمرکز نمود. سیستم‌های متمرکزکننده برای دستیابی به راندمان ماکزیمم باید در نقاطی که نور مستقیم به وفور دریافت می‌کنند، نصب شوند. در بین سیستم‌های متمرکزکننده، سیستم‌های تمرکز پایین، با نسبت تمرکز کمتر از 10، به دلیل استفاده از سلول‌های خورشیدی مونوکریستال رایج و عدم نیاز به سیستم‌های خنک‌کاری پیچیده اهمیت دارند. سیستم‌هایی نظیر متمرکزکننده‌های سهموی مرکب و سیستم خطی وی شکل مثال‌هایی از سیستم‌های تمرکز پایین می‌باشند. در این پژوهش، اثر تمرکز نور خورشید بر روی عملکرد سلول‌های خورشیدی مونوکریستال به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین عملکرد سلول‌های خورشیدی با سه مدل ایده‌آل، تک دیود و دو دیود ارائه و با نتایج تجربی مقایسه شده است. در این آزمایش‌ها که با متمرکز کردن نور خورشید به وسیله‌آینه‌ها صورت گرفته است، پارامترهای شدت تابش و دمای سلول‌ها تغییر کرده و بر عملکرد آن تاثیر گذاشتند. نتایج آزمایشگاهی به دست آمده عبارتند از:•جریان اتصال کوتاه سلول خورشیدی با افزایش شدت تابش و دمای سلول خورشیدی افزایش می‌یابد که افزایش به علت دما ناچیز می‌باشد.سولتاژمدار باز سلول‌های خورشیدی با افزایش دما کاهش می‌یابد. با افزایش شدت تابش ولتاژ مدار باز سلول‌ها افزایش می‌یابد که این افزایش در شدت تابش‌های بالا آشکارتر است.•افزایش تمرکز تابش بر روی سلول‌های خورشیدی موجب افزایش توان سلول‌ها می‌شود ولی راندمان این سلول‌ها به علت افزایش دما کاهش می‌یابد. افزایش تمرکز در دمای ثابت موجب افزایش راندمان سلول‌ها می شود. ولی اهمیت تمرکز به دلیل افزایش توان می‌باشد.•از میان مدل‌های ارائه شده مدل تک دیود و دو دیود نتایج بهتری ارائه دادند که می‌توان به اهمیت در نظر گرفتن مقاومت سری پی برد. با افزایش شدت تابش اختلاف بین توان ماکزیمم در مدل ایده‌آل و نتایج تجربی افزایش می‌یابد. برای تست‌های انجام شده پارامتر عدم قطعیت نیز محاسبه شده است. متوسط مقدار این پارامتر برای توان ماکزیمم و فاکتور ضریب پری به ترتیب برابر 195/4 و 07/5 درصد می‌باشد.