Застосування шару на основі матеріалів з фазовим переходом «метал — напівпровідник» для електротеплового захисту сонячних елементів
One of the main problems in ensuring the reliability of solar electrical power sources is local overheating, when hot spots form in photovoltaic cells of solar arrays. It is currently considered that these negative phenomena are caused, among other things, by overvoltage in the electrical circuits o...
Збережено в:
| Дата: | 2021 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers
2021
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2021.3-4.57 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Technology and design in electronic equipment |
Репозитарії
Technology and design in electronic equipment| id |
oai:tkea.com.ua:article-79 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
oai:tkea.com.ua:article-792025-12-16T20:28:48Z Using a layer based on materials with a metal to semiconductor phase transition for electrothermal protection of solar cells Застосування шару на основі матеріалів з фазовим переходом «метал — напівпровідник» для електротеплового захисту сонячних елементів Tonkoshkur, Alexander Ivanchenko, Alexander solar cell thermistor phase transition overvoltage local overheating сонячний елемент терморезистор фазовий перехід перенапруга локальний перегрів One of the main problems in ensuring the reliability of solar electrical power sources is local overheating, when hot spots form in photovoltaic cells of solar arrays. It is currently considered that these negative phenomena are caused, among other things, by overvoltage in the electrical circuits of solar arrays. This leads to the appearance of defective elements and a significant decrease in the functionality of the entire power generation system up to its complete failure.This study considers the possible ways to increase the reliability of solar arrays by using thermistor thermocontacting layers for preventing overvoltage events and overheating.The authors use simulation to study electrical characteristics of a photovoltaic cell in thermal contact with an additional layer based on thermistor materials with a metal to semiconductor phase transition. Vanadium dioxide with a phase transition temperature of ~340 K is considered to be a promising material for this purpose. During the phase transition, electrical resistance sharply decreases from the values characteristic of dielectrics to the values associated with metal conductors.It is shown that such thermistor layers can be used for protecting solar cells from electrical overheating under the following basic conditions:— the layer’s resistance in the «cold» state significantly exceeds that of the lightened forward-biased solar cell;— the layer’s resistance in the «heated» state is sufficiently low compared to those of the reverse-biased photovoltaic cell and of the power source.The current and temperature of the reverse-biased photovoltaic cell are limited and stabilized, and the voltage drop sharply decreases from the moment when the temperature of the thermistor layer reaches the values close to the temperature of its transition to the low-conductivity state.The obtained results substantiate the potntial of the described approach to protect photovoltaic cells of solar modules against electric thermal overloads. СШляхом моделювання досліджено кінетичні залежності розподілів температури, струму і напруги фотоелектричного елемента з додатковим шаром на основі матеріалів з фазовим переходом «метал - напівпровідник», які знаходяться в тепловому контакті. Показано, що основою застосування таких терморезисторних шарів для реалізації захисту сонячних фотоелементів від електричного перегріву є істотне перевищення їхнього опору в «холодному» стані відносно опору освітленого прямозміщеного сонячного елемента, а також опір зазначених шарів, який у «нагрітому» стані має бути значно меншим за опір зворотнозміщеного фотоелемента та джерела живлення. PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers 2021-09-07 Article Article Peer-reviewed Article application/pdf https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2021.3-4.57 10.15222/TKEA2021.3-4.57 Technology and design in electronic equipment; No. 3–4 (2021): Tekhnologiya i konstruirovanie v elektronnoi apparature; 57-64 Технологія та конструювання в електронній апаратурі; № 3–4 (2021): Технология и конструирование в электронной аппаратуре; 57-64 3083-6549 3083-6530 10.15222/TKEA2021.3-4 uk https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2021.3-4.57/72 Copyright (c) 2021 Tonkoshkur A. S., Ivanchenko A. V. http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ |
| institution |
Technology and design in electronic equipment |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-12-16T20:28:48Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
сонячний елемент терморезистор фазовий перехід перенапруга локальний перегрів |
| spellingShingle |
сонячний елемент терморезистор фазовий перехід перенапруга локальний перегрів Tonkoshkur, Alexander Ivanchenko, Alexander Застосування шару на основі матеріалів з фазовим переходом «метал — напівпровідник» для електротеплового захисту сонячних елементів |
| topic_facet |
solar cell thermistor phase transition overvoltage local overheating сонячний елемент терморезистор фазовий перехід перенапруга локальний перегрів |
| format |
Article |
| author |
Tonkoshkur, Alexander Ivanchenko, Alexander |
| author_facet |
Tonkoshkur, Alexander Ivanchenko, Alexander |
| author_sort |
Tonkoshkur, Alexander |
| title |
Застосування шару на основі матеріалів з фазовим переходом «метал — напівпровідник» для електротеплового захисту сонячних елементів |
| title_short |
Застосування шару на основі матеріалів з фазовим переходом «метал — напівпровідник» для електротеплового захисту сонячних елементів |
| title_full |
Застосування шару на основі матеріалів з фазовим переходом «метал — напівпровідник» для електротеплового захисту сонячних елементів |
| title_fullStr |
Застосування шару на основі матеріалів з фазовим переходом «метал — напівпровідник» для електротеплового захисту сонячних елементів |
| title_full_unstemmed |
Застосування шару на основі матеріалів з фазовим переходом «метал — напівпровідник» для електротеплового захисту сонячних елементів |
| title_sort |
застосування шару на основі матеріалів з фазовим переходом «метал — напівпровідник» для електротеплового захисту сонячних елементів |
| title_alt |
Using a layer based on materials with a metal to semiconductor phase transition for electrothermal protection of solar cells |
| description |
One of the main problems in ensuring the reliability of solar electrical power sources is local overheating, when hot spots form in photovoltaic cells of solar arrays. It is currently considered that these negative phenomena are caused, among other things, by overvoltage in the electrical circuits of solar arrays. This leads to the appearance of defective elements and a significant decrease in the functionality of the entire power generation system up to its complete failure.This study considers the possible ways to increase the reliability of solar arrays by using thermistor thermocontacting layers for preventing overvoltage events and overheating.The authors use simulation to study electrical characteristics of a photovoltaic cell in thermal contact with an additional layer based on thermistor materials with a metal to semiconductor phase transition. Vanadium dioxide with a phase transition temperature of ~340 K is considered to be a promising material for this purpose. During the phase transition, electrical resistance sharply decreases from the values characteristic of dielectrics to the values associated with metal conductors.It is shown that such thermistor layers can be used for protecting solar cells from electrical overheating under the following basic conditions:— the layer’s resistance in the «cold» state significantly exceeds that of the lightened forward-biased solar cell;— the layer’s resistance in the «heated» state is sufficiently low compared to those of the reverse-biased photovoltaic cell and of the power source.The current and temperature of the reverse-biased photovoltaic cell are limited and stabilized, and the voltage drop sharply decreases from the moment when the temperature of the thermistor layer reaches the values close to the temperature of its transition to the low-conductivity state.The obtained results substantiate the potntial of the described approach to protect photovoltaic cells of solar modules against electric thermal overloads. |
| publisher |
PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers |
| publishDate |
2021 |
| url |
https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2021.3-4.57 |
| work_keys_str_mv |
AT tonkoshkuralexander usingalayerbasedonmaterialswithametaltosemiconductorphasetransitionforelectrothermalprotectionofsolarcells AT ivanchenkoalexander usingalayerbasedonmaterialswithametaltosemiconductorphasetransitionforelectrothermalprotectionofsolarcells AT tonkoshkuralexander zastosuvannâšarunaosnovímateríalívzfazovimperehodommetalnapívprovídnikdlâelektroteplovogozahistusonâčnihelementív AT ivanchenkoalexander zastosuvannâšarunaosnovímateríalívzfazovimperehodommetalnapívprovídnikdlâelektroteplovogozahistusonâčnihelementív |
| first_indexed |
2025-09-24T17:30:21Z |
| last_indexed |
2025-12-17T12:06:28Z |
| _version_ |
1851757102310096896 |