PROBLEMS OF RELIABILITY OF PHOTOELECTRIC COMPONENTS OF SOLAR BATTERIES
One of the urgent tasks of increasing the efficiency and reliability of renewable energy sources such as solar cells is to seek and develop technologies for protecting their components from electrical and thermal overloads in order to increase service life and prevent unusual (in particular fire) si...
Збережено в:
| Дата: | 2018 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2018
|
| Онлайн доступ: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/164 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871103181167001600 |
|---|---|
| author | Nakashidze, L. Tonkoshkur, O. |
| author_facet | Nakashidze, L. Tonkoshkur, O. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "L. Nakashidze",
"institution": "Oles Honchar Dnipro National University"
},
{
"author": "O. Tonkoshkur",
"institution": "Oles Honchar Dnipro National University"
}
] |
| author_sort | Nakashidze, L. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:11Z |
| description | One of the urgent tasks of increasing the efficiency and reliability of renewable energy sources such as solar cells is to seek and develop technologies for protecting their components from electrical and thermal overloads in order to increase service life and prevent unusual (in particular fire) situations.
In this paper, the understanding of the causes of these «hot spots» and modern methods and means of their prevention are analyzed.
In the article, the mechanism of formation of «hot spots», connected with the internal structure of solar panels is considered. «Hot spots» with or without thermal breakdown can lead to degradation and destruction of FE elements.
The analysis of methods for preventing the appearance of «hot spots» has been carried out. Today, the main areas of development of methods and means of preventing the appearance of «hot spots» are the following:
improvement of well-known circuit-based technologies based on by-pass diodes, which include active bypass switches;
use of photocells that have characteristics of a return test with low voltage amplitude or protection from open loop;
detection and active protection based on technologies for tracking the point of maximum power of solar cells.
A thorough analysis of the main research results in these areas, which has been achieved recently, has been carried out.
The prospect of application of elements of functional electronics, in particular, polymeric self-repairing safety fuses of the «Polyswith» type, is solved for the purpose of increasing the reliability of the devices for a transformation of solar radiation energy. Recent experimental studies have made it possible to establish that such security elements do not affect the operation of solar cells in their operating temperature range and are functionally suitable for the electrical isolation of local areas and components of high-temperature solar cells. |
| first_indexed | 2025-07-17T11:37:27Z |
| format | Article |
| fulltext |
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 3 21
УДК 621.316.8
ПРОБЛЕМИ НАДІЙНОСТІ ФОТОЕЛЕКТРИЧНИХ КОМПОНЕНТІВ
СОНЯЧНИХ БАТАРЕЙ
О.С. Тонкошкур, доктор фізико-математичних наук, професор,
Л.В. Накашидзе, кандидат технічних наук, старший науковий співробітник
Дніпровський національний університет ім. О. Гончара
49005 м. Дніпро, пр-т Гагаріна, 72
Проаналізовані наявні уявлення про причини появи локальних областей з підвищеною температурою («гарячих плям») в
панелях сонячних батарей та методи й засоби їхнього запобігання. Відмічені перспективи додаткових блокувальних елеме-
нтів для ізоляції температурних і струмових перевантажень та перенапруг у фотоелектричних елементах та їхніх моду-
лях на основі недорогих елементів сучасної функціональної електроніки, зокрема, самовідновлювальних запобіжників типу
«Polyswith». Бібл. 20, рис. 3.
Ключові слова: фотоелектричні компоненти, сонячні батареї, відновлювальні джерела енергії.
PROBLEMS OF RELIABILITY OF PHOTOELECTRIC COMPONENTS
OF SOLAR BATTERIES
O. Tonkoshkur, doctor of physical and mathematical sciences, professor,
L. Nakashidze, a candidate of technical sciences, senior scientist
Oles Honchar Dnipro National University
49005, 72 Gagarina Avenue, Dnipro
The existing ideas about the reasons for the appearance of local areas with high temperature («hot spots») in solar panels and
methods and means of their prevention are analyzed. The prospects of additional blocking elements for the isolation of temperature
and current overloads and overvoltage in photoelectric elements and their modules on the basis of inexpensive elements of modern
functional electronics, in particular, self-healing fuses of the type «Polyswith» are marked. References 20, fig. 3.
Keywords: photovoltaic components, solar cells, renewable energy sources.
О.С. Тонкошкур
О. Tonkoshkur
Відомості про автора: доктор фізико-
математичних наук, професор кафедри елек-
тронних розрахункових машин Дніпровського
національного університету ім. О. Гончара.
Освіта: Дніпропетровський державний уні-
верситет, фізичний факультет, спеціальність
«Радіофізика та електроніка».
Наукова сфера: електроніка, схемотехніка та
відновлювані джерела енергії.
Публікації: 260, в т. ч. 5 патентів.
ORCID: 0000-0002-1648-675X
Контакти: +38 (056) 373-12-63
e-mail: department@dnure.dp.ua
Information about the author: doctor of
physics and mathematics sciences, professor
of Electronic Computing Machinery Depart-
ment Oles Honchar Dnipro National Universi-
ty.
Education: Dnipropetrovsk National Univer-
sity, Faculty of Physics with a degree in radio-
physics and electronics.
Research area: electronics, circuit engineer-
ing, and renewable energy sources.
Publications: 260, including 5 patents.
ORCID: 000-0002-1648-675X
Contacts: +38 (056) 373-12-63
e-mail: department@dnure.dp.ua
© Л.В. Накашидзе, О.С. Тонкошкур, 2018
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 3 22
Л.В. Накашидзе
L. Nakashidze
Відомості про автора: кандидат технічних
наук, старший науковий співробітник, дирек-
тор НДІ енергетики Дніпровського національ-
ного університету ім. О. Гончара.
Освіта: Дніпропетровський хімико-
технологічний інститут, факультет технології
неорганічних речовин, спеціальність «Техно-
логія неорганічних речовин».
Наукова сфера: відновлювані джерела енергії.
Публікації: більше 120.
ORCID: 000-0003-3990-6718
Контакти: +38 (056) 373-12-78
e-mail: foton_dnu@ukr.net
Information about the author: candidate of
technical sciences, research fellow, director of
the Energy Research Institute Oles Honchar
Dnipro National University.
Education: Dnipropetrovsk Institute of Chem-
ical Technology, Faculty of Technology of
inorganic compounds, with a degree in a tech-
nology of inorganic compounds.
Research area: the renewable and alternative
energy sources.
Publications: more than 120.
ORCID: 000-0003-3990-6718
Contacts: +38 (056) 373-12-78
e-mail: foton_dnu@ukr.net
Перелік використаних позначень та скорочень:
D – обвідний діод; Rsh – шунтуючі опорти фотоелементів;
D#2 ... D#N – прямо зміщені p-n-переходи освітлених фото
елементів;
VD– падіння напруги на прямо зміщеному обвідному діоді;
Iph і – генерований фотострум фотоелементів; VF – падіння напруги на прямо зміщеному p-n-переході
освітленого фотоелемента;
Istring – надлишковий струм, що надходить з інших підпане-
лей;
VR і – падіння напруги на зворотно зміщеному p-n-переході
затіненого фотоелемента;
МА– польовий транзистор; MPPT– точки максимальної потужності;
MB – n-канальний транзисторі; СВЗ– самовідновлювальний запобіжник типу "Polyswith".
Mbip – біполярний транзистор;
Вступ. Однією з невідкладних завдань під-
вищення ефективності експлуатації таких відно-
влюваних джерел енергії, як сонячні батареї, є
пошук і розробка технологій захисту їхніх ком-
понентів від електричних і теплових переванта-
жень з метою збільшення терміну служби і недо-
пущення нештатних (зокрема пожежонебезпеч-
них) ситуацій [1].
Як відомо, сонячні батареї є одним із най-
більш перспективних відновлюваних джерел еле-
ктроенергії. Вони містять десятки й сотні тисяч
окремих фотоелектричних (ФЕ) елементів,
з’єднаних паралельно-послідовно з метою забез-
печення необхідних номіналів струму і напруги.
Ідентичність їхніх електричних характеристик є
одним із визначальних чинників забезпечення
оптимального режиму функціонування і надійно-
сті таких багатокомпонентних систем.
Однак, прояв і створення різних дефектів у
ФЕ елементах і їхніх з’єднаннях у процесі екс-
плуатації, а також їхня робота в режимі мінли-
вої неоднорідної освітленості, призводять до
так званих послідовних і паралельних невідпо-
відностей (відмінностей) між окремими елеме-
нтами та їхніми групами [2–4]. Кожен з ФЕ
елементів поводиться як незалежне джерело
струму. Якщо з якої-небудь причини (зокрема
через затінення) струм, що надається одним ФЕ
елементом, нижчий за інші, то він працює в
режимі зворотного зміщення і розсіює потуж-
ність. Через це, в підсумку, в компонентах со-
нячних батарей виникають локальні перегріви
(«гарячі плями») й інтенсифікуються процеси
деградації [4].
У цій роботі проаналізовані уявлення про
причини появи зазначених «гарячих плям» і су-
часні методи й засоби їхнього запобігання.
1. Формування «гарячих плям»,
пов’язаних із внутрішньою структурою соня-
чних панелей. Як відомо, фотоелектричні модулі
або панелі сонячних батарей складаються з пос-
лідовно пов’язаних ФЕ елементів. Зазвичай, вони
організовані в підпанелі по 20 одиниць. Кожна
підпанель обладнана обвідним діодом [5]. Якщо
один або кілька ФЕ елементів затінені або не-
справні, вони зменшують генерований фото-
струм і, таким чином, переходять в режим зворо-
тного зміщення, а обвідний діод гарантує альтер-
нативний шлях струму, тим самим забезпечуючи
роботу інших підпанелей [4] (рис. 1).
mailto:foton_dnu@ukr.net
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 3 23
а б
Рис. 1. Спрощені уявлення (а) і еквівалентна схема (б) окремої підпанелі. ФЕ елемент «cell #1» приймається повністю
затіненим: D - обвідний діод; D#2 ... D#N – прямо зміщені p-n-переходи освітлених ФЕ елементів; VF, VR і VD – падіння напру-
ги на прямо зміщеному p-n-переході освітленого ФЕ елемента, зворотно зміщеному p-n-переході затіненого ФЕ елементу
(«cell #1») і прямо зміщеному обвідному діодові D; Iph і Rsh – генерований фотострум і шунтуючі опори ФЕ елементів;
Istring – надлишковий струм, що надходить з інших під панелей.
Fig. 1. Simplified representation (a) and equivalent scheme (b) of a separate subpanel.The solar cell “cell # 1” is taken
completely shaded.
Якщо струм, генерований ФЕ елементом
«cell #1», менший за інші (на рис. 8 він прийня-
тий рівним нулю), надлишковий струм, що над-
ходить з інших підпанелей Istring змушений про-
ходити через обвідний діод D (в першому набли-
женні складова струму через Rsh1 може не врахо-
вуватися, тобто можна прийняти Rsh1=0). Як на-
слідок, напруга на всій підпанелі збігається з па-
дінням напруги VD на прямо зміщеному обвідно-
му діоді D.
Решта ФЕ елементів («cell #i», де i = 2, 3, ...
N) усередині підпанелі не можуть віддати свої
згенеровані фотоструми в зовнішнє електричне
коло, тому що їхнє послідовне з’єднання
роз’єднане осередком «cell #1». Ці струми зму-
шені проходити через відповідні внутрішні пря-
мо зміщені діоди D #i, cтворюючи на кожному з
них падіння напруги VF. У результаті падіння на-
пруги на послідовному з’єднанні освітлених ФЕ
елементів дорівнює (N-1) VF. Із закону Кіргофа
випливає, що зворотна напруга на затіненому ФЕ
елементі («cell #1») визначається як
VR=(N-1)×VF+VD.
Для надійної конструкції число N повинно
бути вибрано досить невеликим, щоб запобігти
перевищенню VR над напругою пробою обернено
зміщеного p-n-переходу затіненого ФЕ елемента.
Якщо це не зроблено, ФЕ буде нагріватися через
результуючі потужності розсіювання. Високі те-
мператури в локальних областях ФЕ елементів
можуть призвести до появи «гарячих плям». Так,
у випадку збільшення температури осередку мо-
же виникнути тепловий пробій p-n-переходу, ко-
ли величина зворотної напруги зменшується в
міру збільшення струму і виникає її локальний
тепловий дрейф в часі. При цьому формуються
одномірні канали струму, що може призвести до
внутрішніх температур у ФЕ, що значно переви-
щують 400°C. [6]. «Гарячі плями» можуть приз-
вести до деградації і руйнації ФЕ елементів.
2. Методи запобігання появи «гарячих
плям». На сьогодні основними напрямками роз-
робки методів і засобів запобігання появи «гаря-
чих плям» є такі:
удосконалення відомих схемотехнічних те-
хнологій на основі обвідних діодів, які вклю-
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 3 24
чають в себе активні обвідні перемикачі;
використання фотоелементів, які мають хара-
ктеристики зворотного пробою з малою амплітудою
напруги або захистом від розімкнутого контуру;
застосування виявлення й активного захис-
ту, які базуються на технологіях відстеження то-
чки максимальної потужності компонентів соня-
чних батарей.
Нижче наведено короткі відомості про осно-
вні результати в зазначених напрямках, що були
досягнуті останнім часом.
2.1. Активні обвідні перемикачі. Обвідні
діоди допомагають обмежити максимальну по-
тужність, яка може розсіюватися, незважаючи на
зворотно зміщений ФЕ елемент, але цей рівень
потужності залежить від кількості таких елемен-
тів в рядку підпанелі. Серія рядків з великою кі-
лькістю ФЕ елементів буде розсіювати більше
тепла, ніж рядки з меншою їхньою кількістю [7].
Таким чином, обвідні діоди більш ефективні
в пом’якшенні «гарячих плям» для коротких до-
вжин рядків ФЕ елементів. Наприклад, розмі-
щення обвідних діодів над кожними двома еле-
ментами гарантує, що окремий ФЕ елемент ніко-
ли не розсіює більше, ніж номінальна потужність
двох таких елементів. Це рівень потужності, який
навряд чи зашкодить окремий ФЕ елемент.
Раніше пропонувалися концепції додавання
обвідних діодів в кожному осередку ФЕ і вбуду-
вання обвідного діода в елемент. Однак додаван-
ня дискретних або вбудованих обвідних діодів на
рівні окремих ФЕ елементів істотно збільшує ва-
ртість. У наземній фотоелектричній промислово-
сті ця додаткова вартість є надто великою, так що
окремі обвідні діоди, як правило, не були реалі-
зовані і навряд чи будуть прийняті в найближчо-
му майбутньому. Таким чином, необхідні інші
недорогі і практичні методи запобігання «гаря-
чим плямам» [6].
У [8, 9] запропоновані активні комутаційні
рішення, які також скорочують підрядок (підпа-
нель) ФЕ елементів при її обході. Підхід актив-
ного обвідного перемикача зменшує напругу і
втрати потужності в лінії ФЕ елементів в ситуації
струмового обводу і цим зменшує ймовірність
появи «гарячих плям».
На рис. 2 зображений варіант такої активної
системи обводу, запропонований в [9]. Як видно,
схема містить:
біполярний транзистор Mbip, який діє як
обхідний компонент, пропонуючи альтернатив-
ний шлях для струму Ibypass, коли субпанель част-
ково затінена;
два n-канальних МОН-транзистора, позначе-
ні MA і MB, які призначені для автоматичного вклю-
чення біполярного транзистора Mbip в разі затінен-
ня, а також для його неактивності, коли підпанель
піддається впливу сонячного світла;
додатковий діод, щоб частково підтриму-
вати біполярний транзистор або повністю витри-
мувати обвідний струм, якщо підпанель зламана
або піддана ідеально темним умовам (струм
Ishadow = 0).
Основну поведінку запропонованої схеми
можна пояснити таким чином. Із рис. 2 випливає,
що електрична напруга, створювана підпанеллю
Vsubpanel=VGSA, і падіння напруги, що викликається
її струмом (Isubpanel), VDSA=VGSB.
Якщо підпанель освітлюється, висока (пози-
тивна) напруга Vsubpanel приводить польовий тран-
зистор MA в лінійний режим (збагачений носіями
заряду канал). Отже, напруга між його стоком і
витоком VDSA набагато нижча ніж порогова на-
пруга VTHB транзистора MB. Останній знаходиться
в режимі відсічення (збіднений канал) і практично
відключає струм бази IB біполярного транзистора
Mbip, забезпечуючи його закритий стан.
При частковому затіненні підпанелі зменшу-
ється напруга Vsubpanel. У транзистора MA частково
перекривається канал, а напруга VDSA (рівна VGSB)
збільшується. При VDSA>VTHB транзистор MB пе-
реходить в лінійний режим (відкриває канал) і
забезпечує протікання базового струму IB=IDB
біполярного транзистора Mbip, який переходить в
насичення (коли падіння напруги між емітером і
колектором VEC низьке), утворюючи обвідний
канал для струму Ibypass. При цьому підпанель про-
довжує створювати електричну енергію, яка розсі-
юється польовим транзистором МА, внаслідок чого
зменшується ймовірність локальних пошкоджень
через появу «гарячих плям» і лавинного руйнуван-
ня елементів всередині підпанелі.
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 3 25
Рис. 2. Схема активного обвідного перемикача на основі транзисторів.
Fig. 2. Scheme of the active transverse oscillator switch.
При більш повному затіненні підпанелі вона
виступає як навантаження (або її частина) по від-
ношенню до інших незатінених підпанелей
(з’єднаних послідовно у відповідній панелі) і
прикладена до неї напруга зворотня по відно-
шенню до напруги Vsubpanel при освітленні. У ре-
зультаті Ishadow=0, обидва польових транзистори
закриваються (так як, якщо Ishadow=0, то і
IDA=IDB=0) і працює додатковий обвідний діод
D, який буде повністю проводити струм ФЕ еле-
ментів Ipanel, що належать іншим підпанелям.
2.2. Фотоелектричні елементи з низьким
опором зворотного пробою. Такі ФЕ елементи
виявляють максимальну потужність розсіювання
при повному затіненні. Відомо, що потужність
розсіювання пропорційна напрузі пробою. Таким
чином, зниження величини пробивної напруги
також знижує максимально можливу потужність,
що розсіюється в осередку ФЕ елементу. Проте,
ФЕ елементи з низькими характеристиками зворо-
тного пробою також стають зворотними зміщени-
ми і розсіюють тепло. Цей підхід ефективний
тільки в тому випадку, якщо осередок ФЕ елемен-
ту розсіює тепло, не викликаючи пошкоджень.
Попередні дослідження в [6] свідчать про те,
що втрати розсіювання, в 3 рази більші ніж в то-
чці максимальної потужності (MPP) ФЕ елементу
і потенційно можуть його пошкодити. Таким чи-
ном, необхідні подальші дослідження в цьому
напрямку на ФЕ елементах з малими величинами
напруги пробою, щоб визначити їхню сприйнят-
ливість до «гарячих точок».
2.3. Методи виявлення та активного захи-
сту. На сьогодні можна виділити два напрямки в
розробці захисту від «гарячих плям» на рівні ок-
ремого фотоелектричного модуля (сонячної па-
нелі), які базуються на застосуванні методів відс-
теження точки максимальної потужності MPPT
(Maximum Power Point Tracking).
Перший з них зводить задачу захисту до оп-
тимізації режимів роботи окремих частин соняч-
них батарей. Як приклад такого підходу можна
вказати наведені в [10] результати симуляції й
польових випробувань поводження «гарячих
плям» у фотоелектричних системах із централь-
ним і розподіленим MPPT. Останній з них визна-
ний більш ефективним, тому що дозволяв уника-
ти «гарячих плям» в умовах затінення більшої
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 3 26
поверхні однієї комірки, ніж під час використан-
ня центрального MPPT.
Інший напрямок ставить завдання запобіган-
ня виникненню «гарячих плям» шляхом моніто-
рингу послідовного з’єднання сонячних панелей
під час роботи. Це повинно дозволити вчасно ви-
значити і активно захистити їхній рядок при ви-
явленні в ній стану «гарячого плями» [6].
Для виявлення гарячих плям була запропо-
нована концепція, на основі використання змін
параметрів імпедансу [11] або параметрів
вольтамперної характеристики [12] рядка ФЕМ
при частковому затіненні окремих його моду-
лів. Алгоритми виявлення «гарячого плями»
можуть працювати в тандемі з контролем
MPPT, періодично перериваючи MPPT для ви-
мірювання імпедансу або інших електричних
параметрів рядка фотоелектричних модулів
(панелей).
Коли виявлений підрядок, що містить не-
узгоджений осередок (наприклад, окрему соняч-
ну панель), гарантованим методом запобігання
«гарячої плями» є його відключення, тому що в
цьому випадку струм через його осередки не
проходить. У зв’язку з цим прийнята перспекти-
вною концепція захисту рядків панелей фотога-
льванічних елементів від гарячих плям шляхом
їхнього відключення [6, 13,14].
Блок-схема одного з варіантів реалізації та-
кого захисту, де є система діагностики і моніто-
рингу окремої сонячної панелі та засоби, що до-
зволяють виключати її з рядка, якщо вона є не-
узгодженою (наприклад, затіненою) [13], пред-
ставлена на рис. 3.
а б
Рис. 3. Схема включення пристроїв захисту фотоелектричних модулів (сонячних панелей) в їхньому рядку (а)
і блок схема одного з них (б).
Fig. 3. Scheme of inclusion of protection devices for photovoltaic modules (solar panels) in their line (a) and block diagram of
one of them (b).
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 3 27
Як видно, цей пристрій захисту окремого фо-
тоелектричного модуля SMSC (a single module
safety circuit) складається з таких секцій: вимірю-
вальної [measurement section], енергозабезпечен-
ня [energy harvesting section] та обміну даними
[date exchange section]. Пристрій також містить
обвідний діод D, що відключає панель, польовий
транзистор М, біполярне електромеханічне реле
для закорочування зовнішніх виводів панелі в
нештатних ситуаціях і контролюючу схему керу-
вання [control circuit], що використовує мікроко-
нтролер для забезпечення загальної синхронізації
і включення.
Клеми сонячної панелі P+ та P- фізично відо-
кремлені від вихідних клем (S+ та S-), які викори-
стовуються для послідовного підключення соня-
чних панелей одну до одної. Коли польовий тра-
нзистор M знаходиться у вимкненому стані, він
працює як розімкнене електричне коло, тобто
«відключає» виводи P- від виводів S+. При цьому
пристрій знаходиться в активному стані, так як
його секція енергозабезпечення безпосередньо
підключена до «внутрішніх» клем P+ і P-. Це до-
зволяє завжди забезпечувати позитивну напругу
Vpanel, яка дорівнює напрузі незамкненого кола Voc
відключеної сонячної панелі. В іншому випадку
воно дорівнює її робочій напрузі. Як наслідок –
схема завжди керована, і панель сонячних бата-
рей може бути в кінцевому підсумку підключена
відкриттям реле і керована транзистором M у
ввімкненому стані.
Обвідний діод D допускає безперервний
струм рядка з панелей незалежно від стану тран-
зистора М, тобто безперервна потужність, що
подається з рядка, гарантується, навіть коли ок-
рема її сонячна панель відключена.
Коли транзистор M вимкнений, вимірюваль-
на секція працює на ізольованій окремій панелі.
Виміряні нею величини (напруга розімкнутого
контуру і струм короткого замикання) не зале-
жать від робочої точки інших панелей рядка і
можуть, таким чином, використовуватися для
індивідуальної характеристики стану окремої па-
нелі. Коли транзистор М увімкнений, контролю-
ється контрольна точка сонячної панелі і реєстру-
ється фактичне виробництво нею електроенергії.
Секція обміну даними під час нормальної
роботи контролює їхній трафік для цілей конфі-
гурації або діагностики. У разі нештатної ситуа-
ції вона розпізнає конкретне кодифіковане слово
і запускає процедуру забезпечення безпеки, що
означає закриття реле R.
Передача даних може бути реалізована на
тих же принципах, що і відомі схеми для цілей
моніторингу [12,15], де виміряні дані (робочі на-
пруги і струми) передавалися в центральний блок
за допомогою бездротових протоколів [15] або на
основі ліній електропередач PLC [12,16]. У цьому
варіанті використана спеціальна комунікаційна
PLC схема, яка використовує шину постійного
струму з’єднання сонячних панелей. Проблеми
усунення спотворень сигналів даних, що виника-
ють при їхньому переміщенні сонячними батарея-
ми, вирішуються шляхом використання обхідних
високочастотних фільтрів, паралельно підключе-
них до кожної сонячної панелі батарей [13,17].
3. Перспективи підвищення ефективності
схемотехнічних методів захисту від електроте-
плових перевантажень. Існує два способи запо-
бігання появі «гарячих плям»: 1) переконатися,
що осередок може повністю розсіяти потужність
найгіршого випадку, не пошкоджуючи осередок,
або 2) розімкнути електричне коло фотоелектри-
чних елементів. «Гаряча пляма» може призвести
до вторинного руйнування або пошкодження
елементів інкапсулятора і постійної деградації
сонячних панелей або до проблем безпеки.
Використання ФЕ елементів з низькими на-
пругами зворотного пробою обмежують потуж-
ність, що розсіюється під час розігріву локальних
областей ФЕ елемента в процесі утворення «га-
рячої плями», і можуть бути ефективним спосо-
бом її запобігання, якщо при цьому величина цієї
потужності розсіювання недостатня для пошко-
дження фотоелектричного осередку.
Наявні на сьогодні результати моделювання
та експериментальні дані свідчать, що обвідні
діоди в підпанельних рядках фотоелектричних
елементів не повністю захищають від появи «га-
рячих плям». Обвідні діоди більш ефективні для
запобігання «гарячих плям» при дуже коротких
довжинах рядків ФЕ елементів, але це звичайно не
застосовується в сучасній конструкції панелей.
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 3 28
Активні обвідні перемикачі є поліпшенням
порівняно з обвідним діодом, але це вимагає
ускладнення схемних рішень і значних витрат.
Методи виявлення «гарячої плями» на основі
вимірів електричних параметрів сонячних пане-
лей у поєднанні з активним захистом за способом
розімкненого електричного контуру більш ефек-
тивно гарантує від їхнього виникнення. Однак
такі технології вимагають складного спеціального
обладнання, з одного боку, і повинні бути розроб-
лені тільки на рівні фотоелектричних модулів.
Одним із перспективних напрямків викорис-
тання додаткових блокувальних елементів для
ізоляції тимчасових температурних і струмових
перевантажень і перенапруг на ФЕ елементах є
використання менш дорогих елементів функціо-
нальної електроніки, зокрема відносно нових са-
мовідновлювальних запобіжників (СВЗ) типу
«Polyswith», які вже набули широкого поширення
[18]. Такими СВЗ є полімерні композити з нано-
розмірними вуглецевими наповнювачами. Базове
функціональне властивість СВЗ – стрибкоподібне
збільшення електричного опору після досягнення
деякої граничної температури на кілька порядків
і повернення в початковий високопровідний стан
після зниження температури [19].
Ці елементи електричного і теплового захис-
ту вже знайшли застосування в акумуляторах і
гальванічних джерелах живлення [20]. До їхніх
переваг слід віднести:
близький до металевого опір до температу-
ри перемикання і до опору ізолятора вище зазна-
ченої температури;
реалізація у вигляді дискретних елементів і
безперервних плівок – стрічок (тобто можливість
реалізації ізоляції дефектної локальної області
окремого ФЕ елемента);
реакція у формі тимчасового блокування
окремих компонентів сонячної батареї як на під-
вищення температури, так і на зростання густини
струму.
Проведені останнім часом експериментальні
дослідження дозволили встановити, що такі еле-
менти захисту не впливають на роботу сонячних
батарей в їхньому робочому діапазоні температур
і функціонально придатні для електричної ізоля-
ції локальних областей і компонентів сонячних
батарей з підвищеною температурою.
1. Köntges M. Review of failures of photovoltaic
modules. IEA PVPS Task 13 / M. Köntges, S. Kurtz, C. Packard,
U. Jahn, K.A. Berger, K. Kato, T. Friesen, H. Liu, M. Van
Iseghem. – 2014. – 132 p.
2. Tonkoshkur A.S. Schemotechnical technologies for
reliability of solar arrays / A.S. Tonkoshkur, L.V. Nakashidze.,
S.F. Lyagushyn // Системні технології. Регіональний міжву-
зівський збірник наукових праць. – Вип. 4′(117). – Дніпро,
2018. – С. 95–107.
3. Ramabadran R. Effect of shading on series and
parallel connected solar PV modules / R. Ramabadran,
B. Mathur // Modern Applied Science. – 2009. – Vol. 3, No 10. –
Р. 32–41.
4. Daliento S. A modified bypass circuit for improved
hot spot reliability of solar panels subject to partial shading. /
S. Daliento, F. Di Napoli, P. Guerriero, V.d’Alessandro // Solar
Energy. – 2016. – Vol. 134 (September). – P. 211–218.
5. Silvestre S. Study of bypass diodes configuration on
PV modules / S. Silvestre, A. Boronat, A. Chouder // Appl.
Energy. – 2009. – Vol. 86, Iss. 9. – P. 1632–1640.
6. Kim K.A. Reexamination of photovoltaic hot spotting
to show inadequacy of the bypass diode / K.A. Kim, P.T. Krein //
IEEE J. Photovoltaics. – 2015. – Vol. 5, Iss. 5. – P. 1435–1441.
7. Kim K.A. Photovoltaic hot spot analysis for cells with
various reverse-bias characteristics through electrical and
thermal simulation / K.A. Kim, P.T. Krein // Proc. IEEE
Workshop Control Modeling Power Electron. – 2013. – P. 1–8.
8. Acciari G. Higher PV module efficiency by a novel
CBS bypass / G. Acciari, D. Graci, A.L. Scala // IEEE Trans.
Power Electron. – 2011. – Vol. 26, No. 5. – P. 1333–1336.
9. d’Alessandro V. A simple bipolar transistor-based
bypass approach for photovoltaic modules / V. d’Alessandro,
P. Guerriero, and S. Daliento // IEEE J. Photovoltaics. – 2014. –
Vol. 4, No. 1. – P. 405–413.
10. Solórzano J. Hot-spot mitigation in PV arrays with
distributed MPPT (DMPPT) / J. Solórzano, M.A. Egido // Solar
Energy. – 2014. – Vol. 101 (March). – P. 131–137.
11. Kim K.A. Photovoltaic ac parameter characterization
for dynamic partial shading and hot spot detection / K.A. Kim,
P.T. Krein, G.-S. Seo, B.-H. Cho // Proc. IEEE Appl. Power
Electron. Conf. – 2013. – P. 109–115.
12. Sánchez-Pacheco F.J. Photovoltaic systems
distributed monitoring for performance optimization. /
F.J. Sánchez-Pacheco. – Doct. Thesis. Universidad de Málaga
(RIUMA: riuma.uma.es). Málaga, España. – 2015.
13. Di Napoli F. Single panel voltage zeroing system for
safe access on PV plants / F. Di Napoli, G. Guerriero,
V. d’Alessandro, S. Daliento // IEEE J. Photovoltaics. – 2015. –
Vol. 5, No. 5. – P. 1428–1434.
14. Schmidt H. Bypass and protection circuit for a solar
module and method of controlling a solar module / H. Schmidt,
W. Roth // U.S. Patent US20 120 194 003 A1, Aug. 2, 2012.
https://scholar.google.com.ua/citations?user=qei9TPAAAAAJ&hl=ru&oi=sra
http://www.ccsenet.org/journal/index.php/mas/article/view/3937
http://www.ccsenet.org/journal/index.php/mas/article/view/3937
https://scholar.google.com.ua/citations?user=qei9TPAAAAAJ&hl=ru&oi=sra
http://ccsenet.org/journal/index.php/mas/issue/view/182
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X16300810#!
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X16300810#!
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X16300810#!
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X16300810#!
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X16300810#!
http://www.sciencedirect.com/science/journal/0038092X/134/supp/C
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X13005458#!
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X13005458#!
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X13005458#!
http://www.sciencedirect.com/science/journal/0038092X
http://www.sciencedirect.com/science/journal/0038092X
file:///C:/Users/dad/Desktop/Vol.%20101
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 3 29
15. Resadi M. Control and signalling device for
photovoltaic modules / M. Resadi, S. Costa, M. Cesana // Eur.
Patent Appl. EP2 159 766 A1, 2010.
16. Sanchez-Pacheco F.J. PLC-Based PV plants smart
monitoring system: field measurements and uncertainty
estimation / F.J. Sanchez-Pacheco, P.J. Sotorrio-Ruiz,
J.R. Heredia-Larrubia, F. Perez-Hidalgo, M. Sidrach De Cardona
// IEEE Trans. Instrum. Meas. – 2014. – Vol. 63, No. 9. –
P. 2215–2222.
17. Di Napoli F. A power line communication on DC bus
with photovoltaic strings/ F. Di Napoli, P. Guerriero,
V. d’Alessandro, S. Daliento // Proc. Renewable Power Gener.
Conf. – 2014. – P. 1–6.
18. Тонкошкур А.С. Применение самовосстанавли-
вающихся элементов для электрической защиты солнечных
батарей / А.С. Тонкошкур, А.В. Иванченко, Л.В. Накашидзе,
С.В. Мазурик // Технология и констрирование электронной
аппаратуры. – 2018. – №1. – С. 43–49.
19. Гавриков В. Самовосстанавливающиеся PTC-
предохранители для защиты от токовых перегрузок /
В. Гавриков / Новости Электроники. – 2014. – №12. – С.11–15.
20. Oglesbee J.W. Overcharge protection device and
methods for lithium based rechargeable batteries /
J.W. Oglesbee, A.G. Burns // US Patent 6,608,470 B1 – 2003.
ПРОБЛЕМЫ НАДЕЖНОСТИ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
КОМПОНЕНТОВ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ
А.С. Тонкошкур, доктор физико-математических наук,
профессор, Л.В. Накашидзе, кандидат технических наук
Днепровский национальный университет им. О. Гончара
49005 г. Днепр, пр-т Гагарина, 72
Проанализированы имеющиеся представления о причинах
появления локальных областей с повышенной температурой
(«горячих пятен») в панелях солнечных батарей и методы и
средства их предотвращения. Отмеченные перспективы
дополнительных блокирующих элементов для изоляции те-
мпературных и токовых перегрузок и перенапряжений в
фотоэлектрических элементах и их модулях на основе не-
дорогих элементов современной функциональной электро-
ники, в частности, самовосстанавливающихся предохрани-
телей типа «Polyswith». Библ. 20, рис. 3.
Ключевые слова: фотоэлектрические компоненты, солнеч-
ные батареи, возобновляемые источники энергии.
REFERENCES
1. Köntges M. Review of failures of photovoltaic
modules. IEA PVPS Task 13 / M. Köntges, S. Kurtz, C. Packard,
U. Jahn, K.A. Berger, K. Kato, T. Friesen, H. Liu, M. Van
Iseghem. – 2014. – 132 p.
2. Tonkoshkur A.S. Schemotechnical technologies for
reliability of solar arrays / A.S. Tonkoshkur, L.V. Nakashidze.,
S.F. Lyagushyn // System technology. Regional interuniversity
collection of scientific works. – Vol. 4 (117). – Dnipro, 2018. –
P. 95–107.
3. Ramabadran R. Effect of shading on series and
parallel connected solar PV modules / R. Ramabadran,
B. Mathur // Modern Applied Science. – 2009. – Vol. 3, No 10. –
Р. 32–41.
4. Daliento S. A modified bypass circuit for improved
hot spot reliability of solar panels subject to partial shading. /
S. Daliento, F. Di Napoli, P. Guerriero, V.d’Alessandro // Solar
Energy. – 2016. – Vol. 134 (September). – P. 211–218.
5. Silvestre S. Study of bypass diodes configuration on
PV modules / S. Silvestre, A. Boronat, A. Chouder // Appl.
Energy. – 2009. – Vol. 86, Iss. 9. – P. 1632–1640.
6. Kim K.A. Reexamination of photovoltaic hot spotting to
show inadequacy of the bypass diode / K.A. Kim, P.T. Krein // IEEE
J. Photovoltaics. – 2015. – Vol. 5, Iss. 5. – P. 1435–1441.
7. Kim K.A. Photovoltaic hot spot analysis for cells with
various reverse-bias characteristics through electrical and
thermal simulation / K.A. Kim, P.T. Krein // Proc. IEEE
Workshop Control Modeling Power Electron. – 2013. – P. 1–8.
8. Acciari G. Higher PV module efficiency by a novel
CBS bypass / G. Acciari, D. Graci, A.L. Scala // IEEE Trans.
Power Electron. – 2011. – Vol. 26, No. 5. – P. 1333–1336.
9. d’Alessandro V. A simple bipolar transistor-based
bypass approach for photovoltaic modules / V. d’Alessandro,
P. Guerriero, and S. Daliento // IEEE J. Photovoltaics. – 2014. –
Vol. 4, No. 1. – P. 405–413.
10. Solórzano J. Hot-spot mitigation in PV arrays with
distributed MPPT (DMPPT) / J. Solórzano, M.A. Egido // Solar
Energy. – 2014. – Vol. 101 (March). – P. 131–137.
11. Kim K.A. Photovoltaic ac parameter characterization
for dynamic partial shading and hot spot detection / K.A. Kim,
P.T. Krein, G.-S. Seo, B.-H. Cho // Proc. IEEE Appl. Power
Electron. Conf. – 2013. – P. 109–115.
12. Sánchez-Pacheco F.J. Photovoltaic systems
distributed monitoring for performance optimization. /
F.J. Sánchez-Pacheco. – Doct. Thesis. Universidad de Málaga
(RIUMA: riuma.uma.es). Málaga, España. – 2015.
13. Di Napoli F. Single panel voltage zeroing system for
safe access on PV plants / F. Di Napoli, G. Guerriero,
V. d’Alessandro, S. Daliento // IEEE J. Photovoltaics. – 2015. –
Vol. 5, No. 5. – P. 1428–1434.
14. Schmidt H. Bypass and protection circuit for a solar
module and method of controlling a solar module / H. Schmidt,
W. Roth // U.S. Patent US20 120 194 003 A1, Aug. 2, 2012.
15. Resadi M. Control and signalling device for
photovoltaic modules / M. Resadi, S. Costa, M. Cesana // Eur.
Patent Appl. EP2 159 766 A1, 2010.
16. Sanchez-Pacheco F.J. PLC-Based PV plants smart
monitoring system: field measurements and uncertainty
estimation / F.J. Sanchez-Pacheco, P.J. Sotorrio-Ruiz,
J.R. Heredia-Larrubia, F. Perez-Hidalgo, M. Sidrach De Cardona
// IEEE Trans. Instrum. Meas. – 2014. – Vol. 63, No. 9. –
P. 2215–2222.
17. Di Napoli F. A power line communication on DC bus
with photovoltaic strings/ F. Di Napoli, P. Guerriero,
V. d’Alessandro, S. Daliento // Proc. Renewable Power Gener.
Conf. – 2014. – P. 1–6.
https://scholar.google.com.ua/citations?user=qei9TPAAAAAJ&hl=ru&oi=sra
http://www.ccsenet.org/journal/index.php/mas/article/view/3937
http://www.ccsenet.org/journal/index.php/mas/article/view/3937
https://scholar.google.com.ua/citations?user=qei9TPAAAAAJ&hl=ru&oi=sra
http://ccsenet.org/journal/index.php/mas/issue/view/182
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X16300810#!
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X16300810#!
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X16300810#!
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X16300810#!
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X16300810#!
http://www.sciencedirect.com/science/journal/0038092X/134/supp/C
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X13005458#!
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X13005458#!
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X13005458#!
http://www.sciencedirect.com/science/journal/0038092X
http://www.sciencedirect.com/science/journal/0038092X
file:///C:/Users/dad/Desktop/Vol.%20101
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 3 30
18. Tonkoshkur A.S. Application of self-repairing
elements for electric protection of solar batteries /
А.С. Tonkoshkur, A.V. Ivanchenko, L.V. Nakashidze,
S.V. Mazurik // Technology and Constriction of Electronic
Equipment. – 2018. – No.1. – P. 43–49.
19. Gavrikov V. Self-healing PTC-fuses for protection
against current overloads / V. Gavrikov / Electronics news. –
2014. – No.12. – P. 11–15.
20. Oglesbee J.W. Overcharge protection device and
methods for lithium based rechargeable batteries /
J.W. Oglesbee, A.G. Burns // US Patent 6,608,470 B1 – 2003.
SYNOPSES
One of the urgent tasks of increasing the efficiency and
reliability of renewable energy sources such as solar cells is to
seek and develop technologies for protecting their components
from electrical and thermal overloads in order to increase service
life and prevent unusual (in particular fire) situations.
In this paper, the understanding of the causes of these «hot
spots» and modern methods and means of their prevention are
analyzed.
In the article, the mechanism of formation of «hot spots»,
connected with the internal structure of solar panels is
considered. «Hot spots» with or without thermal breakdown can
lead to degradation and destruction of FE elements.
The analysis of methods for preventing the appearance of
«hot spots» has been carried out. Today, the main areas of
development of methods and means of preventing the
appearance of «hot spots» are the following:
improvement of well-known circuit-based technologies
based on by-pass diodes, which include active bypass switches;
use of photocells that have characteristics of a return test
with low voltage amplitude or protection from open loop;
detection and active protection based on technologies for
tracking the point of maximum power of solar cells.
A thorough analysis of the main research results in these
areas, which has been achieved recently, has been carried out.
The prospect of application of elements of functional
electronics, in particular, polymeric self-repairing safety fuses of
the «Polyswith» type, is solved for the purpose of increasing the
reliability of the devices for a transformation of solar radiation
energy. Recent experimental studies have made it possible to
establish that such security elements do not affect the operation
of solar cells in their operating temperature range and are
functionally suitable for the electrical isolation of local areas and
components of high-temperature solar cells.
РЕФЕРАТ
Одним із невідкладних завдань підвищення ефективно-
сті та надійності таких відновлюваних джерел енергії як
сонячні батареї є пошук і розробка технологій захисту їхніх
компонентів від електричних і теплових перевантажень з
метою збільшення терміну служби і недопущення нештат-
них (зокрема пожежонебезпечних) ситуацій.
У цій роботі проаналізовані уявлення про причини по-
яви зазначених «гарячих плям» і сучасні методи й засоби
їхнього запобігання.
В статті розглянуто механізм формування «гарячих
плям», пов'язаних з внутрішньою структурою сонячних па-
нелей. «Гарячі плями» з тепловим пробоєм або без нього
можуть призвести до деградації і руйнації ФЕ елементів.
Проведено аналіз методів запобігання появи «гарячих
плям». На сьогодні основними напрямками розробки мето-
дів і засобів запобігання появи «гарячих плям» є такі:
удосконалення відомих схемотехнічних технологій на
основі обвідних діодів, які містять активні обвідні перемикачі;
використання фотоелементів, які мають характерис-
тики зворотного пробою з малою амплітудою напруги або
захистом від розімкнутого контуру;
виявлення й активний захист, – які базуються на тех-
нологіях відстеження точки максимальної потужності ком-
понентів сонячних батарей.
Проведено ґрунтовний аналіз основних результатів до-
сліджень в зазначених напрямках, що були досягнуті остан-
нім часом.
Відмічена перспективність застосування елементів
функціональної електроніки, зокрема полімерних само-
відновлювальних запобіжників типу «Polyswith» для
розв’язання завдання підвищення надійності пристроїв
перетворювання енергії сонячного випромінювання. Про-
ведені останнім часом експериментальні дослідження
дозволили встановити, що такі елементи захисту не впли-
вають на роботу сонячних батарей в їхньому робочому
діапазоні температур, і функціонально придатні для елек-
тричної ізоляції локальних областей і компонентів соняч-
них батарей з підвищеною температурою.
Стаття надійшла до редакції 23.05.18
Остаточна версія 10.09.18
|
| id | veorgua-article-164 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:04:07Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/7a/9be40b37d5f1dfb19652637acb75497a.pdf |
| spelling | veorgua-article-1642026-07-18T06:32:11Z PROBLEMS OF RELIABILITY OF PHOTOELECTRIC COMPONENTS OF SOLAR BATTERIES ПРОБЛЕМЫ НАДЕЖНОСТИ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ ПРОБЛЕМИ НАДІЙНОСТІ ФОТОЕЛЕКТРИЧНИХ КОМПОНЕНТІВ СОНЯЧНИХ БАТАРЕЙ Nakashidze, L. Tonkoshkur, O. One of the urgent tasks of increasing the efficiency and reliability of renewable energy sources such as solar cells is to seek and develop technologies for protecting their components from electrical and thermal overloads in order to increase service life and prevent unusual (in particular fire) situations. In this paper, the understanding of the causes of these «hot spots» and modern methods and means of their prevention are analyzed. In the article, the mechanism of formation of «hot spots», connected with the internal structure of solar panels is considered. «Hot spots» with or without thermal breakdown can lead to degradation and destruction of FE elements. The analysis of methods for preventing the appearance of «hot spots» has been carried out. Today, the main areas of development of methods and means of preventing the appearance of «hot spots» are the following: improvement of well-known circuit-based technologies based on by-pass diodes, which include active bypass switches; use of photocells that have characteristics of a return test with low voltage amplitude or protection from open loop; detection and active protection based on technologies for tracking the point of maximum power of solar cells. A thorough analysis of the main research results in these areas, which has been achieved recently, has been carried out. The prospect of application of elements of functional electronics, in particular, polymeric self-repairing safety fuses of the «Polyswith» type, is solved for the purpose of increasing the reliability of the devices for a transformation of solar radiation energy. Recent experimental studies have made it possible to establish that such security elements do not affect the operation of solar cells in their operating temperature range and are functionally suitable for the electrical isolation of local areas and components of high-temperature solar cells. Проанализированы имеющиеся представления о причинах появления локальных областей с повышенной температурой («горячих пятен») в панелях солнечных батарей и методы и средства их предотвращения. Отмеченные перспективы дополнительных блокирующих элементов для изоляции температурных и токовых перегрузок и перенапряжений в фотоэлектрических элементах и их модулях на основе недорогих элементов современной функциональной электроники, в частности, самовосстанавливающихся предохранителей типа «Polyswith» Одним із невідкладних завдань підвищення ефективності та надійності таких відновлюваних джерел енергії як сонячні батареї є пошук і розробка технологій захисту їхніх компонентів від електричних і теплових перевантажень з метою збільшення терміну служби і недопущення нештатних (зокрема пожежонебезпечних) ситуацій. У цій роботі проаналізовані уявлення про причини появи зазначених «гарячих плям» і сучасні методи й засоби їхнього запобігання. В статті розглянуто механізм формування «гарячих плям», пов'язаних з внутрішньою структурою сонячних панелей. «Гарячі плями» з тепловим пробоєм або без нього можуть призвести до деградації і руйнації ФЕ елементів. Проведено аналіз методів запобігання появи «гарячих плям». На сьогодні основними напрямками розробки методів і засобів запобігання появи «гарячих плям» є такі: удосконалення відомих схемотехнічних технологій на основі обвідних діодів, які містять активні обвідні перемикачі; використання фотоелементів, які мають характеристики зворотного пробою з малою амплітудою напруги або захистом від розімкнутого контуру; виявлення й активний захист, – які базуються на технологіях відстеження точки максимальної потужності компонентів сонячних батарей. Проведено ґрунтовний аналіз основних результатів досліджень в зазначених напрямках, що були досягнуті останнім часом. Відмічена перспективність застосування елементів функціональної електроніки, зокрема полімерних самовідновлювальних запобіжників типу «Polyswith» для розв’язання завдання підвищення надійності пристроїв перетворювання енергії сонячного випромінювання. Проведені останнім часом експериментальні дослідження дозволили встановити, що такі елементи захисту не впливають на роботу сонячних батарей в їхньому робочому діапазоні температур, і функціонально придатні для електричної ізоляції локальних областей і компонентів сонячних батарей з підвищеною температурою Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2018-09-11 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/164 Vidnovluvana energetika ; No. 3 (54) (2018): Scientific and Applied Journal Vidnovluvana energetika; 21-30 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 3 (54) (2018): Научно-прикладной журнал Возобновляемая энергетика; 21-30 Відновлювана енергетика; № 3 (54) (2018): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 21-30 2664-8172 1819-8058 uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/164/109 Copyright (c) 2018 L. Nakashidze, O. Tonkoshkur https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | Nakashidze, L. Tonkoshkur, O. PROBLEMS OF RELIABILITY OF PHOTOELECTRIC COMPONENTS OF SOLAR BATTERIES |
| title | PROBLEMS OF RELIABILITY OF PHOTOELECTRIC COMPONENTS OF SOLAR BATTERIES |
| title_alt | ПРОБЛЕМЫ НАДЕЖНОСТИ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ ПРОБЛЕМИ НАДІЙНОСТІ ФОТОЕЛЕКТРИЧНИХ КОМПОНЕНТІВ СОНЯЧНИХ БАТАРЕЙ |
| title_full | PROBLEMS OF RELIABILITY OF PHOTOELECTRIC COMPONENTS OF SOLAR BATTERIES |
| title_fullStr | PROBLEMS OF RELIABILITY OF PHOTOELECTRIC COMPONENTS OF SOLAR BATTERIES |
| title_full_unstemmed | PROBLEMS OF RELIABILITY OF PHOTOELECTRIC COMPONENTS OF SOLAR BATTERIES |
| title_short | PROBLEMS OF RELIABILITY OF PHOTOELECTRIC COMPONENTS OF SOLAR BATTERIES |
| title_sort | problems of reliability of photoelectric components of solar batteries |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/164 |
| work_keys_str_mv | AT nakashidzel problemsofreliabilityofphotoelectriccomponentsofsolarbatteries AT tonkoshkuro problemsofreliabilityofphotoelectriccomponentsofsolarbatteries AT nakashidzel problemynadežnostifotoélektričeskihkomponentovsolnečnyhbatarej AT tonkoshkuro problemynadežnostifotoélektričeskihkomponentovsolnečnyhbatarej AT nakashidzel probleminadíjnostífotoelektričnihkomponentívsonâčnihbatarej AT tonkoshkuro probleminadíjnostífotoelektričnihkomponentívsonâčnihbatarej |