Influence of operating temperature on efficiency Chinese made silicon solar cells
Currently, as a result of increasing the efficiency of industrialdesigns monocrystalline silicon solar cells to 17-18% with asignificant decrease in their cost Chinese manufacturers were thelargest importers of photovoltaic products in the world. Much ofenterprises engaged in the industrial producti...
Збережено в:
| Дата: | 2017 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2017
|
| Онлайн доступ: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/36 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871103083546673152 |
|---|---|
| author | Zaitsev, R. Kirichenko, M. |
| author_facet | Zaitsev, R. Kirichenko, M. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "R. Zaitsev",
"institution": "National Technical University ”Kharkiv Polytechnical Institute“"
},
{
"author": "M. Kirichenko",
"institution": "National Technical University ”Kharkiv Polytechnical Institute“"
}
] |
| author_sort | Zaitsev, R. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:07Z |
| description | Currently, as a result of increasing the efficiency of industrialdesigns monocrystalline silicon solar cells to 17-18% with asignificant decrease in their cost Chinese manufacturers were thelargest importers of photovoltaic products in the world. Much ofenterprises engaged in the industrial production of photovoltaicmodules as initial photovoltaic cells use solar cells in China. Inaddition to the market segment, most imported PV modulesproducts also occupy Chinese manufacturers. However, in theoperation of such devices according to the size of only a fractionof the efficiency of solar energy used to generate electricity.Most of the solar radiation is converted to heat in the devicestructures. This increases the operating temperature of photovoltaiccells, in accordance reduces their effectiveness.Based on the above, the purpose of this work was to studythe effect of temperature on the efficiency of photovoltaic processesin the industrial design of photovoltaic cells in China.СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058Відновлювана енергетика. 2017. № 3 41The influence of operating temperature on the efficiencysilicon photovoltaic Chinese production showed that with increasingoperating temperature reduction efficiency is 0,07%/°C, which is significantly higher than in device structures ofEuropean and domestic production due to unconventional andreduce short-circuit current density.The method of computer modeling of quantitative exposurelight diode characteristics on efficiency have been shown thatlowering efficiency silicon photovoltaic Chinese production isdue not only to the traditional reduction diode saturation currentdensity but also decrease in shunt resistance.Identified temperature dependence of efficiency demonstratesthe feasibility of using Chinese-made photovoltaic cells inthe construction of photovoltaic thermal plants, which togetherwith the heat pump is part of a combined hot water, heating andair conditioning. |
| first_indexed | 2025-07-17T11:37:03Z |
| format | Article |
| fulltext |
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 3 35
УДК 621.311.171
Р.В.Зайцев1, канд техн.наук, М.В.Кіріченко2, канд.техн.наук, Г.С.Хрипунов3, докт.техн.наук
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків), Л.В.Зайцева4,
канд.техн.наук (Національний аерокосмічний університет "Харківський авіаційний інститут", Харків)
Вплив робочої температури на ефективність промислових зразків
кремнієвих фотоелектричних перетворювачів китайського виробництва
Досліджено вплив робочої температури на ефективність кремнієвих фотоелектричних перетворювачів китайського
виробництва. Показано, що, не дивлячись на високу вихідну ефективність, при підвищенні робочої температури в
досліджуваних фотоелектричних перетворювачах спостерігається істотне зниження вихідних параметрів у порівнянні з
промисловими аналогами європейського виробництва. При зростанні робочої температури був встановлений
нехарактерний спад щільності струму короткого замикання. Методом комп'ютерного моделювання було показано, що це
обумовлено не лише традиційним зростанням щільності діодного струму насичення, а й зниженням шунтуючого опору.
Бібл. 9, рис. 3, табл. 1.
Ключові слова: фотоелектричні перетворювачі на основі кристалічного кремнію, робоча температура, коефіцієнт корис-
ної дії, вихідні параметри, світлові діодні характеристики.
ORCID: 10000-0003-2286-8452; 2 0000-0002-4847-506Х; 30000-0002-6448-5938; 40000-0003-4405-1531
1. Вступ. У даний час в результаті підвищен-
ня коефіцієнта корисної дії (ККД) промислових
зразків монокристалічних кремнієвих фотоелект-
ричних перетворювачів (ФЕП) до 17-18% при
істотному зниженні їх вартості китайські вироб-
ники стали найбільшими імпортерами фотоелек-
тричної продукції в світі [1]. Значна частина під-
приємств, що займаються промисловим вироб-
ництвом фотоелектричних модулів, як вихідні
фотоелектричні перетворювачі використовують
ФЕП китайського виробництва. Крім того, на ри-
нку найбільший сегмент імпортних фотоелектри-
чних модулів також займають вироби китайських
виробників. При продажі ФЕП китайські вироб-
ники окрім ККД вказують і вихідні параметри:
напругу холостого ходу Uxx, щільність струму
короткого замикання Jкз, чинник заповнення сві-
тлової вольт-амперної характеристики (ВАХ) FF,
які вимірюються при кімнатній температурі 25оС.
Проте в процесі експлуатації Si-ФЕП згідно з
величиною ККД лише незначна частина сонячної
енергії використовується для вироблення елект-
ричної енергії. Велика частина сонячного випро-
мінювання перетворюється в приладових струк-
турах у тепло. Це призводить до підвищення ро-
бочої температури Si-ФЕП, що відповідно при-
зводить до зниження їх ефективності. У значному
числі робіт проаналізовано вплив температури на
ефективність монокристалічних Si-ФЕП, які ви-
готовлялися в європейських країнах і Росії (див.,
наприклад, [2–4]). При цьому були встановлені
фізичні механізми, що призводять до зниження
ККД. У той же час аналогічні дослідження Si-
ФЕП китайського виробництва не проводяться за
рідким вийнятком [5]. Таким чином, дослідження
впливу температури на ефективність фотоелект-
ричних процесів у промислових зразках Si-ФЕП
китайського виробництва слід вважати актуаль-
ним науково-дослідним завданням, яке має вели-
ке практичне значення.
2. Постановка завдання. Виходячи з викла-
деного вище, метою цієї роботи було досліджен-
ня впливу температури на ефективність фотоеле-
ктричних процесів у промислових зразках Si-
ФЕП китайського виробництва.
3. Методика проведення експерименту.
Згідно з еквівалентною схемою ФЕП, кількісни-
ми характеристиками фотоелектричних процесів,
які спостерігаються в таких приладових структу-
рах, є світлові діодні характеристики: щільність
фотоструму Jф, щільність діодного струму наси-
чення Jо, коефіцієнт ідеальності діода А, послідо-
© Р.В.Зайцев, М.В.Кіріченко, Г.С.Хрипунов, Л.В.Зайцева, 2017
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 3 36
вний опір Rп і шунтуючий опір Rш, що розрахо-
вуються на одиницю площі сонячного елемента
(СЕ). Зв’язок ефективності ФЕП зі світловими
діодними характеристиками в неявному вигляді
описується теоретичною світловою ВАХ СЕ [6]:
exp / 1
/ R ,
Н Ф О Н Н П
Н П Ш
J J J e U J R AkT
U JR
(1)
де Jн – щільність струму, який протікає крізь
навантаження; е – заряд електрона; k – стала
Больцмана; Т – температура сонячного елемента;
Uн – падіння напруги на навантаженні.
Аналізуючи вираз (1), видно, що зі зростан-
ням Jф, Rш та зі зменшенням Jо, А, Rп ефективність
ФЕП зростає. Величина щільності фотоструму,
яка кількісно характеризує ефективність процесів
генерації та дифузії нерівноважних носіїв заряду,
визначається кількістю фотонів, що поступають у
базовий шар, квантовим виходом фотоефекту і
часом життя нерівноважних носіїв заряду в базо-
вому шарі. Значення коефіцієнта ідеальності та
величина щільності діодного струму насичення,
які кількісно характеризують ефективність про-
цесу розділення нерівноважних носіїв заряду в
Si-ФЕП, контролюються швидкістю рекомбінації
в області просторового заряду і енергетичною
структурою сепаруючого бар’єру. Шунтуючий
опір включений в еквівалентну схему ФЕП, щоб
врахувати вплив на ефективність фотоелектрич-
них процесів низького електроопору локальних
частин приладової структури і торцевих повер-
хонь. Величина послідовного опору ФЕП визна-
чає ефективність збирання нерівноважних носіїв
заряду і залежить від електропровідності базового
і шарів ФЕП, що сполучаються, контактного опо-
ру і швидкості рекомбінації нерівноважних носіїв
заряду на тильних та фронтальних контактах.
Визначення вихідних параметрів і світло-
вих діодних характеристик Si-ФЕП у роботі
здійснювалося шляхом апроксимації і викорис-
танням розробленої програми експерименталь-
них світлових вольт-амперних характеристик за
допомогою теоретичного виразу (1). Світлові
ВАХ СЕ вимірювалися за допомогою лабора-
торного стенду (рис. 1) при опроміненні прила-
дових структур імітатором сонячного випромі-
нювання в наземних умовах з потужністю світ-
лового потоку 100 мВт/см2.
Як джерело, що імітує сонячне випроміню-
вання, була використана галогенова лампа поту-
жністю 50 Вт, підключена до стабілізованого
блоку живлення. Вимір світлових ВАХ здійсню-
вався шляхом подачі на контактні системи деякої
різниці потенціалу з подальшою реєстрацією ін-
дукованого струму. Напруга, що зазвичай пода-
ється, змінювалася від 0,6 В до 1,0 В з кроком в
0,01 В. На виході вимірювальної системи форму-
ється залежність струму від напруги, що подається.
а) б)
Рис. 1. Схема лабораторного стенду для вимірювання навантажених світлових ВАХ (а) та зовнішній вигляд світлоді-
одного освітлювача (б), на врізці якого показано розташування світлодіодів на випромінюючому елементі:
1 – світлодіодний освітлювач; 2 – досліджуваний ФЕП; 3 – магазин опорів навантаження; 4 – мультиметр для вимірю-
вання падіння напруги на опорі навантаження.
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 3 37
3. Результати та їх обговорення.
3.1. Експериментальні дослідження впли-
ву температури на вихідні параметри і світло-
ві діодні характеристики промислових зразків
кремнієвих фотоелектричних перетворювачів
китайського виробництва. Для дослідження
були обрані монокристалічні Si-ФЕП китайсько-
го виробництва з характерними значеннями ККД,
які відповідають мінімальним, максимальним і
середнім значенням для приладових структур,
представлених на ринку. Для зразків при темпе-
ратурах від 0°С до 50°С були виміряні світлові
ВАХ. У результаті подальшої аналітичної оброб-
ки виміряних світлових ВАХ були визначені ви-
хідні параметри і світлові характеристики Si-
ФЕП. Отримані експериментальні результати
представлені в таблиці 1 для зразків 1-3.
Аналіз показує, що зі зростанням температу-
ри спостерігається практично лінійне зниження
ККД (рис. 2а). При цьому коефіцієнт зни-
ження, який описує відносну зміну ККД при змі-
ні температури на один градус, складає 0,7%/°С.
Для напруги холостого ходу і щільності струму
короткого замикання також спостерігається зни-
ження їх величини при збільшенні робочої тем-
ператури (рис. 2б, в). Було експериментально
встановлено, що чинник заповнення світлових
ВАХ практично не змінюється зі зростанням те-
мператури.
Таблиця 1. Вихідні параметри та світлові діодні
характеристики досліджуваних Si-ФЕП, визначені за їх
світловими ВАХ, виміряними при температурі 25оС
Зразок Вихідні параметри
та світлові діодні
1 2 3
JКЗ, мА/см2 35,5 38,8 39,0
UХХ, мВ 582 578 597
FF, відн. од. 0,81 0,81 0,81
ККД, % 16,7 18,0 18,7
JФ, мА/см2 35,5 38,8 39,0
RП, Ом·см2 0,53 0,45 0,45
RШ, Ом·см2 1560 1490 1680
Ai, відн. од. 0,86 0,90 0,90
J0, A/см2 2,9∙10-13 2,4∙10-13 2,4∙10-13
Аналіз світлових діодних характеристик
показує, що зафіксоване зниження ККД обумо-
влене збільшенням щільності діодного струму
насичення (рис. 3а) і зниженням шунтуючого
опору (рис. 3б).
а) б)
в) г)
Рис. 2. Вплив робочої температури на ККД (а), щільність струму короткого замикання (б), напруга холосто-
го ходу (в) та фактор заповнення світлової ВАХ (г) досліджуваних Si-ФЕП: зразок 1 з ККД = 16,7% при температурі
25оС; зразок 2 з ККД = 18,0% при температурі 25оС; зразок 3 з ККД = 18,7% при температурі 25оС.
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 3 38
а) б)
в)
Рис. 3. Вплив робочої температури на щільність діодного струму насичення (а), шунтуючий (б) та послідовний (в)
опір досліджуваних Si-ФЕП: зразок 1 з ККД = 16,7% при температурі 25оС; зразок 2 з ККД = 18,0% при температурі
25оС; зразок 3 з ККД = 18,7% при температурі 25оС.
3.2. Аналіз фізичних механізмів впливу
температури на вихідні параметри і світлові
діодні характеристики промислових зразків
кремнієвих фотоелектричних перетворювачів
китайського виробництва. Отримані експери-
ментальні результати лише частково можуть бу-
ти прокоментовані в рамках традиційних уявлень
про вплив температури на ефективність фотоеле-
ктричних процесів у Si-ФЕП, які в узагальненому
вигляді викладені в [7]. Згідно з традиційним
уявленням, яке відповідає експериментальним
дослідженням Si-ФЕП, при збільшенні темпера-
тури дифузійна довжина нерівноважних носіїв у
Si зростає. Це обумовлено тим, що коефіцієнт
дифузії не змінюється або збільшується, а час
життя неосновних носіїв зростає при підвищенні
температури. Збільшення дифузійної довжини
неосновних носіїв приводить до зростання щіль-
ності струму короткого замикання при збільшен-
ні температури. Проте цей ефект незначний і
складає порядку 0,07%/°C. Зниження напруги
холостого ходу значно перевищує збільшення
щільності струму короткого замикання і складає
0,4%/°С. Більш плавна форма світлової ВАХ при
підвищених температурах призводить до змен-
шення чинника заповнення світлової ВАХ. Тому
в цілому підвищення температури призводить до
відносного зниження ККД на 0,5%/°С.
Згідно з отриманими експериментальними
даними, у Si-ФЕП китайського виробництва від-
носне зниження ККД вище і складає 0,7%/оС.
При цьому щільність струму короткого замикан-
ня знижується, а чинник заповнення світлових
ВАХ практично не змінюється.
Згідно з існуючими фізичними уявленнями,
щільність діодного струму насичення є найваж-
ливішою світловою діодною характеристикою,
яка контролює зміну вихідних параметрів ФЕП
при зміні робочої температури. Без врахування
шунтуючого і послідовного опору теоретичний
вираз для щільності діодного струму насичення
має вигляд [2]:
3 exp /O gJ C T qE kT , (2)
де С – параметр, який змінюється при зміні
робочої температури Т; q – заряд електрона; Еg –
ширина забороненої зони.
У цій роботі було показано, що при C·T3 =
= 1,5·105 мА·см-2 спостерігається найкраща від-
повідність між експериментальними температур-
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 3 39
ними змінами вихідних параметрів та їх теорети-
чними залежностями. Оскільки C·T3 є константою,
то експоненціальне збільшення щільності діодного
струму насичення свідчить про те, що основним
фізичним механізмом збільшення Jo є термічно ак-
тивоване зростання концентрації носіїв заряду.
Оскільки експериментальні залежності Jo(T) не лі-
неарізуються в координатах ln Jo–1000/T, то вказа-
ний вище механізм не є єдиним. На його існування
вказує зафіксоване експериментальне нетрадиційне
зниження щільності струму короткого замикання зі
зростанням робочої температури.
Аналіз діодних характеристик показує, що
аномальне високе зниження ККД і нетрадиційне
зменшення щільності струму короткого замикан-
ня обумовлене зафіксованим експериментальним
зменшенням шунтуючого опору. Струм по ділян-
ках високої провідності зменшує величину внеску
фотоструму в струм короткого замикання і є додат-
ковим фізичним механізмом, що знижує ККД. Мо-
делювання впливу зростання щільності діодного
струму насичення і зниження шунтуючого опору
(рис. 4а, б) показало, що вони співрозмірні.
Оскільки в ході досліджень було експериме-
нтально встановлено високу швидкість зниження
КПД Si-ФЕП китайського виробництва, то це в
процесі експлуатації нівелює їх досить високі
вихідні параметри, обумовлює доцільність їх ви-
користання у складі фотоелектричного теплового
модуля (ФЕТМ), який представляє гібрид ФЕП і
сонячного колектора, і дозволяє за рахунок цир-
куляції теплоносія забезпечувати охолодження
кремнієвої приладової структури. Залежно від
необхідних технологічних вимог вироблено три
основні режими роботи ФЕТМ [8]: забезпечення
максимально ефективного вироблення електро-
енергії, забезпечення максимальної ефективності
теплової енергії та забезпечення максимальної
сумарної ефективності. У [9] розроблено конс-
трукції, які для забезпечення максимальної елек-
тричної потужності забезпечують можливість
теплового відходу від лицьової поверхні ФЕП у
довкілля і від тильної сторони до контуру тепло-
носія. Основною особливістю конструкції моду-
ля, що відповідає даному режиму роботи, є відсу-
тність повітряного прошарку між ФЕП і світло-
прозорим покриттям. При даному режимі роботи
температура теплоносія в контурі має бути не
більше 35°С. Але, оскільки рідина, що нагріва-
ється модулем, має низьку температуру, то по-
трібне її подальше підігрівання, що призводить
до необхідності в додатковому устаткуванні. Так,
наприклад, такий режим роботи ФЕТП забезпе-
чує комбінована система гарячого водопостачан-
ня, опалювання і кондиціонування на основі теп-
лового насоса і ФЕТМ.
4. Висновки. Дослідження впливу робочої
температури на ефективність кремнієвих фото-
електричних перетворювачів китайського вироб-
ництва показало, що зі зростанням робочої тем-
ператури зниження ККД складає 0,07%/°C, що
істотно вище, ніж у приладових структурах євро-
пейського і вітчизняного виробництва, і обумов-
лене нетрадиційним зниженням щільності струму
короткого замикання.
Методом комп’ютерного моделювання кількі-
сного впливу світлових діодних характеристик на
ККД було показано, що зниження ефективності
кремнієвих фотоелектричних перетворювачів ки-
тайського виробництва обумовлене не лише тра-
диційним зростанням щільності діодного струму
насичення, але і зниженням шунтуючого опору.
Ідентифікована температурна залежність
ККД свідчить про доцільність використання фо-
тоелектричних перетворювачів китайського ви-
робництва в конструкції фотоелектричної тепло-
вої установки, яка разом із тепловим насосом вхо-
дить до складу комбінованої системи гарячого
водопостачання, опалювання і кондиціонування.
1. Bye G., Ceccaroli B. Solar grade silicon: Technology
status and industrial trends. Solar Energy Materials & Solar
Cells, 2014, Vol. 130,pp. 634–646.
2. P.Singh, Ravindra N.M. Temperature dependence of
solar cell performance an analysis, Solar Energy Materials &
Solar Cells, 2012, Vol. 101, pp.36–45.
3. Singh P, Singh S N, Lal M. Temperature dependence
of I-V characteristics and performance parameters of silicon
solar cell, Solar Energy Materials & Solar Cells, 2008, Vol.
92,pp. 1611–1616.
4. Radziemska E.Effect of temperature on dark current
characteristics of silicon solar cells and diodes, International
Journal Energy Res, 2006, Vol. 30, № 2. pp. 127–134.
5. Cai W., Chao F., JinLong T., DeXiong L., SiFu H., Zhi-
Gang X.The influence of environment temperatures on single crys-
talline and polycrystalline silicon solar cell performance, Physics,
Mechanics & Astronomy, 2012, Vol. 55, № 2,pp. 235–241.
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 3 40
6. Möller H.J. Semiconductors for solar cells, Boston:
Artech House, 1993.
7. Афанасьев В.П., Теруков Е.И., Шерченко
А.А.Тонкопленочные солнечные элементы на основе крем-
ния. Изд-во СПбГЭТУ: ЛЭТИ, 2012.
8. Рєзцов В.Ф., Суржик О.М., Охота
О.О.Експериментальне дослідження теплопровідності ком-
позиційних матеріалів колекторів сонячної енергії. Віднов-
лювана енергетика, 2016, № 2(45), С. 41–44.
9. Губин С.В., Гонтарь М.Г. Динамическое модели-
рование управления работы фотоэлектрической батареи с
учетом изменения температуры панели. Відновлювана енер-
гетика, 2016, № 1(44), С. 28–33.
REFERENCES
1. Bye G., Ceccaroli B. Solar grade silicon: Technology
status and industrial trends. Solar Energy Materials & Solar
Cells, 2014, Vol. 130,pp. 634–646.
2. P.Singh, Ravindra N.M. Temperature dependence of
solar cell performance an analysis, Solar Energy Materials &
Solar Cells, 2012, Vol. 101, pp.36–45.
3. Singh P, Singh S N, Lal M. Temperature dependence
of I-V characteristics and performance parameters of silicon
solar cell, Solar Energy Materials & Solar Cells, 2008, Vol.
92,pp. 1611–1616.
4. Radziemska E.Effect of temperature on dark current
characteristics of silicon solar cells and diodes, International
Journal Energy Res, 2006, Vol. 30, № 2. pp. 127–134.
5. Cai W., Chao F., JinLong T., DeXiong L., SiFu H., Zhi-
Gang X.The influence of environment temperatures on single crys-
talline and polycrystalline silicon solar cell performance, Physics,
Mechanics & Astronomy, 2012, Vol. 55, № 2,pp. 235–241.
6. Möller H.J. Semiconductors for solar cells, Boston:
Artech House, 1993.
7. AfanasievV.P., TerukovE.I., SherchenkoА.А.Thin-film
solar cells based on silicon. St. Petersburg: LETI, 2012.
8. Rezcov V.F., Surzhyk O.M., Ohota O.O. Experimental
study of the thermal conductivity of composite materials solar
collectors. Renewable energy, 2016, No. 2(45), pp. 41–44.
9. Gubin S.V., Gontar M.G. Dynamic simulation of the op-
eration of the photovoltaic battery with regard to the temperature
change of the panel. Renewable energy, 2016, No. 1(44), pp. 28–33.
Р.В.Зайцев, канд техн.наук, М.В.Кириченко, канд
техн.наук, Г.С.Хрипунов, докт.техн.наук (Национальный
технический университет "Харьковский политехнический
институт", Харьков), Л.В.Зайцева, канд.техн.наук (Нацио-
нальный аэрокосмический университет "Харьковский авиа-
ционный институт", Харьков)
Влияние рабочей температуры на эффективность про-
мышленных образцов кремниевых фотоэлектрических
преобразователей китайского производства
Исследовано влияние рабочей температуры на эффектив-
ность кремниевых фотоэлектрических преобразователей
китайского производства. Показано, что, несмотря на вы-
сокую выходную эффективность, при повышении рабочей
температуры в исследуемых фотоэлектрических преобра-
зователях наблюдается существенное снижение выходных
параметров по сравнению с промышленными аналогами
европейского производства. При росте рабочей темпера-
туры был установлен нехарактерный спад плотности тока
короткого замыкания. Методом компьютерного моделиро-
вания было показано, что это обусловлено не только тра-
диционным ростом плотности диодного тока насыщения,
но и снижением шунтирующего сопротивления. Библ. 9,
рис. 3, табл. 1.
Ключевые слова: фотоэлектрические преобразователи на
основе кристаллического кремния, рабочая температура,
коэффициент полезного действия, исходные параметры,
световые диодные характеристики.
Zaitsev R., Kirichenko M., Khrypunov G. (National Technical
University “Kharkiv Politechnical Institute”, Kharkiv), Zaitseva
L. (National Aerospace University “Kharkiv Aviation Institute”,
Kharkiv)
Influence of operating temperature on efficiencyChinese-
made silicon solarcells
The influence of operating temperature on efficiency of indus-
trial samples of silicon photovoltaic devices made in China has
been investigated. It was shown that despite the high initial
efficiency, the tests of the photovoltaic devicescarried out at
higher operating temperatures have revealed a significant
reduction of output parameters compared with the industrial
analogs made in Europe. With the operating temperature in-
creasing, an uncharacteristic decline in short-circuit current
density was registered. As it was shown the last is due not only
to the inherent increase in the density of the diode saturation
current, but also is the result of the reduction of shunt resis-
tance. References 9, figures 3, table 1.
Keywords: photovoltaicdevices based on crystalline silicon,
operating temperature, efficiency, output parameters, light diode
characteristics.
SYNOPSES
Currently, as a result of increasing the efficiency of indus-
trial designs monocrystalline silicon solar cells to 17-18% with a
significant decrease in their cost Chinese manufacturers were the
largest importers of photovoltaic products in the world. Much of
enterprises engaged in industrial production of photovoltaic
modules as initial photovoltaic cells use solar cells in China. In
addition to the market segment most imported PV modules
products also occupy Chinese manufacturers. However, in the
operation of such devices according to the size of only a fraction
of the efficiency of solar energy used to generate electricity.
Most of the solar radiation is converted to heat in the device
structures. This increases the operating temperature of photo-
voltaic cells, in accordance reduces their effectiveness.
Based on the above, the purpose of this work was to study
the effect of temperature on the efficiency of photovoltaic proc-
esses in the industrial design of photovoltaic cells in China.
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 3 41
The influence of operating temperature on the efficiency
silicon photovoltaic Chinese production showed that with in-
creasing operating temperature reduction efficiency is 0,07
%/°C, which is significantly higher than in device structures of
European and domestic production due to unconventional and
reduce short-circuit current density.
The method of computer modeling of quantitative exposure
light diode characteristics on efficiency has been shown that
lowering efficiency silicon photovoltaic Chinese production is
due not only to the traditional reduction diode saturation current
density but also decrease in shunt resistance.
Identified temperature dependence of efficiency demon-
strates the feasibility of using Chinese-made photovoltaic cells in
the construction of photovoltaic thermal plants, which together
with the heat pump is part of a combined hot water, heating and
air conditioning.
Стаття надійшла до редакції 14.06.17
Остаточна версія18.08.17
УДК 620.91
В.О.Пундєв1, В.І.Шевчук2, В.А.Хілько3, Бенменні Мухуб4 (Інститут відновлюваної енергетики НАН
України, Київ)
Особливості проектування фотоелектричних станцій, що розміщуються
на дахах та стінах будівель
Розглянуто особливості проектування фотоелектричних станцій, що розміщуються на дахах та стінах будівель, пов’язані
з обмеженістю в площі розміщення фотоелектричних модулів. Бібл. 6, табл. 3, рис. 2.
Ключові слова: дахова фотоелектрична станція, фотоелектрична батарея, фотоелектричний модуль, генерація
електричної енергії.
Orcid: 10000-0003-3750-8812; 20000-0002-4176-7799; 30000-0001-6348-2578; 40000-0001-6548-2205
В останні роки у розвинутих європейських
країнах та в деяких інших регіонах світу разом зі
стійким подальшим зростанням темпів розвитку
фотоенергетики спостерігається зміщення акцен-
тів цього розвитку – будівництво та введення в
експлуатацію дахових і стінових фотоелектрич-
них станцій (ФЕС) за своїми темпами випереджає
впровадження наземних ФЕС. Це, в першу чергу,
пов’язане зі зростаючими труднощами щодо по-
шуку місця для розташування ФЕС. Традиційне
наземне розташування потужних ФЕС потребує
великих площ для їх розміщення. За умови
дефіциту рівнинних земель несільськогоспо-
дарського призначення це призводить до скоро-
чення площ земельних ділянок, або до викори-
стання під ФЕС земель с/г призначення шляхом
зміни їх призначення, або потребує значних до-
даткових фінансових витрат на підготовку пло-
щадок, розміщених на місцях відпрацьованих
кар’єрів, полігонів захоронення побутових
відходів, військових полігонів, ярів тощо.
На користь збільшення темпів та обсягів
будівництва дахових та стінових фотоелектрич-
них станцій впливає і те, що вони, як правило,
порівняно близько розташовуються до спожи-
вачів електричної енергії. У зв’язку з цим не
потребується будівництво додаткових трансфор-
маторних підстанцій та високовольтних ліній
електропередавання, тому що використовується
уже існуюча інфраструктура.
Зупинимось детальніше на особливостях
проектування дахових та стінових станцій. За-
гально-відомо, що основною умовою отримання
макси-мальної генерації електричного струму
фотоелектричними станціями протягом року є
розмі-щення фотоелектричних модулів (ФЕМ)
фронтальною стороною на південь під оптималь-
ним кутом нахилу до горизонту [1, 2], який, на-
© В.О.Пундєв, В.І.Шевчук, В.А.Хілько, Бенменні Мухуб, 2017
|
| id | veorgua-article-36 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:02:34Z |
| publishDate | 2017 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/e4/f61e44b1f3884866063eed75942ea8e4.pdf |
| spelling | veorgua-article-362026-07-18T06:32:07Z Influence of operating temperature on efficiency Chinese made silicon solar cells Влияние рабочей температуры на эффективность промышленных образцов кремниевых фотоэлектрических преобразователей китайского производства Вплив робочої температури на ефективність промислових зразків кремнієвих фотоелектричних перетворювачів китайського виробництва Zaitsev, R. Kirichenko, M. Currently, as a result of increasing the efficiency of industrialdesigns monocrystalline silicon solar cells to 17-18% with asignificant decrease in their cost Chinese manufacturers were thelargest importers of photovoltaic products in the world. Much ofenterprises engaged in the industrial production of photovoltaicmodules as initial photovoltaic cells use solar cells in China. Inaddition to the market segment, most imported PV modulesproducts also occupy Chinese manufacturers. However, in theoperation of such devices according to the size of only a fractionof the efficiency of solar energy used to generate electricity.Most of the solar radiation is converted to heat in the devicestructures. This increases the operating temperature of photovoltaiccells, in accordance reduces their effectiveness.Based on the above, the purpose of this work was to studythe effect of temperature on the efficiency of photovoltaic processesin the industrial design of photovoltaic cells in China.СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058Відновлювана енергетика. 2017. № 3 41The influence of operating temperature on the efficiencysilicon photovoltaic Chinese production showed that with increasingoperating temperature reduction efficiency is 0,07%/°C, which is significantly higher than in device structures ofEuropean and domestic production due to unconventional andreduce short-circuit current density.The method of computer modeling of quantitative exposurelight diode characteristics on efficiency have been shown thatlowering efficiency silicon photovoltaic Chinese production isdue not only to the traditional reduction diode saturation currentdensity but also decrease in shunt resistance.Identified temperature dependence of efficiency demonstratesthe feasibility of using Chinese-made photovoltaic cells inthe construction of photovoltaic thermal plants, which togetherwith the heat pump is part of a combined hot water, heating andair conditioning.   Исследовано влияние рабочей температуры на эффектив-ность кремниевых фотоэлектрических преобразователейкитайского производства. Показано, что, несмотря на вы-сокую выходную эффективность, при повышении рабочейтемпературы в исследуемых фотоэлектрических преобра-зователях наблюдается существенное снижение выходныхпараметров по сравнению с промышленными аналогамиевропейского производства. При росте рабочей темпера-туры был установлен нехарактерный спад плотности токакороткого замыкания. Методом компьютерного моделиро-вания было показано, что это обусловлено не только тра-диционным ростом плотности диодного тока насыщения,но и снижением шунтирующего сопротивления. Досліджено вплив робочої температури на ефективність кремнієвих фотоелектричних перетворювачів китайськоговиробництва. Показано, що, не дивлячись на високу вихідну ефективність, при підвищенні робочої температури вдосліджуваних фотоелектричних перетворювачах спостерігається істотне зниження вихідних параметрів у порівнянні зпромисловими аналогами європейського виробництва. При зростанні робочої температури був встановленийнехарактерний спад щільності струму короткого замикання. Методом комп'ютерного моделювання було показано, що цеобумовлено не лише традиційним зростанням щільності діодного струму насичення, а й зниженням шунтуючого опору.   Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2017-09-11 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/36 Vidnovluvana energetika ; No. 3 (50) (2017): Scientific and Applied Journal Vidnovluvana energetika; 35-41 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 3 (50) (2017): Научно-прикладной журнал Возобновляемая энергетика; 35-41 Відновлювана енергетика; № 3 (50) (2017): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 35-41 2664-8172 1819-8058 uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/36/26 Copyright (c) 2017 R. Zaitsev, M. Kirichenko https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | Zaitsev, R. Kirichenko, M. Influence of operating temperature on efficiency Chinese made silicon solar cells |
| title | Influence of operating temperature on efficiency Chinese made silicon solar cells |
| title_alt | Влияние рабочей температуры на эффективность промышленных образцов кремниевых фотоэлектрических преобразователей китайского производства Вплив робочої температури на ефективність промислових зразків кремнієвих фотоелектричних перетворювачів китайського виробництва |
| title_full | Influence of operating temperature on efficiency Chinese made silicon solar cells |
| title_fullStr | Influence of operating temperature on efficiency Chinese made silicon solar cells |
| title_full_unstemmed | Influence of operating temperature on efficiency Chinese made silicon solar cells |
| title_short | Influence of operating temperature on efficiency Chinese made silicon solar cells |
| title_sort | influence of operating temperature on efficiency chinese made silicon solar cells |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/36 |
| work_keys_str_mv | AT zaitsevr influenceofoperatingtemperatureonefficiencychinesemadesiliconsolarcells AT kirichenkom influenceofoperatingtemperatureonefficiencychinesemadesiliconsolarcells AT zaitsevr vliânierabočejtemperaturynaéffektivnostʹpromyšlennyhobrazcovkremnievyhfotoélektričeskihpreobrazovatelejkitajskogoproizvodstva AT kirichenkom vliânierabočejtemperaturynaéffektivnostʹpromyšlennyhobrazcovkremnievyhfotoélektričeskihpreobrazovatelejkitajskogoproizvodstva AT zaitsevr vplivrobočoítemperaturinaefektivnístʹpromislovihzrazkívkremníêvihfotoelektričnihperetvorûvačívkitajsʹkogovirobnictva AT kirichenkom vplivrobočoítemperaturinaefektivnístʹpromislovihzrazkívkremníêvihfotoelektričnihperetvorûvačívkitajsʹkogovirobnictva |