INFLUENCE OF ELECTRO-THERMAL PARAMETERS OF POLYMER COMPOSITE FUSES ON THE EFFICIENCY OF SOLAR CELLS
A solar cell system integrated with a conductive polymer composite fuse (CPCF) for passive protection against hot spot formation was numerically investigated. The model, based on differential heat balance equations, simulates diurnal temperature and power dynamics for Stony Brook, NY, on September 3...
Saved in:
| Date: | 2025 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/556 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Vidnovluvana energetika |
Institution
Vidnovluvana energetika| id |
veorgua-article-556 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
veorgua-article-5562025-09-30T09:23:39Z INFLUENCE OF ELECTRO-THERMAL PARAMETERS OF POLYMER COMPOSITE FUSES ON THE EFFICIENCY OF SOLAR CELLS ВПЛИВ ЕЛЕКТРОТЕПЛОВИХ ПАРАМЕТРІВ ПОЛІМЕРНИХ КОМПОЗИТНИХ ЗАПОБІЖНИКІВ НА ЕФЕКТИВНІСТЬ СОНЯЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ Korsunskyi , R. Nakashydze, L. solar cell, conductive polymer composite fuse, percolation, nanofiller, polymer matrix. сонячний елемент, електропровідний полімерно-композитний запобіжник, перколяція, наповнювач, полімерна матриця. A solar cell system integrated with a conductive polymer composite fuse (CPCF) for passive protection against hot spot formation was numerically investigated. The model, based on differential heat balance equations, simulates diurnal temperature and power dynamics for Stony Brook, NY, on September 3rd, when the fuse is in the high-conductivity state, by considering heat exchange between the solar cell and the CPCF under varying solar irradiance and ambient conditions. Key material and structural parameters—such as thermal contact resistance, CPCF thickness, activation energy, percolation pre-exponential factor, and transition exponent—are varied to evaluate their influence on system performance. Results demonstrate that thermal contact resistance significantly influences temperature distribution between components without substantially affecting power output, while electrical parameters such as activation energy and percolation constants significantly influence power dissipation and overall energy loss. The findings provide a framework for optimizing CPCF design to enhance solar cell reliability and efficiency, offering a cost-effective, passive alternative to conventional hotspot mitigation methods. Було чисельно досліджено сонячний елемент, інтегрований з провідним полімерно-композитним запобіжником для пасивного захисту від утворення гарячих точок. Математична модель, заснована на диференціальних рівняннях теплового балансу, моделює фізичні процеси в цій системі для Стоуні-Брук, штат Нью-Йорк, 3 вересня, коли запобіжник перебуває у стані високої провідності, враховуючи теплообмін між сонячною батареєю та запобіжником за змінної сонячної радіації та умов навколишнього середовища. Ключові параметри матеріалу та конструкції, як-от термічний контактний опір, товщина матеріалу запобіжника, енергія активації запобіжника, передекспоненціальний коефіцієнт перколяції та показник перколяційного переходу, змінюються, щоб оцінити, як запобіжник впливає на продуктивність системи. Результати демонструють, що термічний контактний опір суттєво впливає на розподіл температури між компонентами без істотного впливу на вихідну потужність, тоді як електричні параметри, як-от енергія активації та константи перколяції, суттєво впливають на розсіювання потужності та загальні втрати енергії. Отримані результати забезпечують основу для оптимізації конструкції запобіжників для підвищення надійності та ефективності сонячних елементів, пропонуючи економічно ефективну пасивну альтернативу звичайним методам захисту від впливу гарячих точок. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2025-09-28 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/556 10.36296/1819-8058.2025.3(82).115-124 Возобновляемая энергетика; № 3(82) (2025): Scientific and applied Journal renewable energy ; 115-124 Відновлювана енергетика; № 3(82) (2025): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 115-124 Vidnovluvana energetika ; No. 3(82) (2025): Scientific and applied Journal renewable energy ; 115-124 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2025.3(82) en https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/556/466 Copyright (c) 2025 Vidnovluvana energetika |
| institution |
Vidnovluvana energetika |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-09-30T09:23:39Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
solar cell conductive polymer composite fuse percolation nanofiller polymer matrix. |
| spellingShingle |
solar cell conductive polymer composite fuse percolation nanofiller polymer matrix. Korsunskyi , R. Nakashydze, L. INFLUENCE OF ELECTRO-THERMAL PARAMETERS OF POLYMER COMPOSITE FUSES ON THE EFFICIENCY OF SOLAR CELLS |
| topic_facet |
solar cell conductive polymer composite fuse percolation nanofiller polymer matrix. сонячний елемент електропровідний полімерно-композитний запобіжник перколяція наповнювач полімерна матриця. |
| format |
Article |
| author |
Korsunskyi , R. Nakashydze, L. |
| author_facet |
Korsunskyi , R. Nakashydze, L. |
| author_sort |
Korsunskyi , R. |
| title |
INFLUENCE OF ELECTRO-THERMAL PARAMETERS OF POLYMER COMPOSITE FUSES ON THE EFFICIENCY OF SOLAR CELLS |
| title_short |
INFLUENCE OF ELECTRO-THERMAL PARAMETERS OF POLYMER COMPOSITE FUSES ON THE EFFICIENCY OF SOLAR CELLS |
| title_full |
INFLUENCE OF ELECTRO-THERMAL PARAMETERS OF POLYMER COMPOSITE FUSES ON THE EFFICIENCY OF SOLAR CELLS |
| title_fullStr |
INFLUENCE OF ELECTRO-THERMAL PARAMETERS OF POLYMER COMPOSITE FUSES ON THE EFFICIENCY OF SOLAR CELLS |
| title_full_unstemmed |
INFLUENCE OF ELECTRO-THERMAL PARAMETERS OF POLYMER COMPOSITE FUSES ON THE EFFICIENCY OF SOLAR CELLS |
| title_sort |
influence of electro-thermal parameters of polymer composite fuses on the efficiency of solar cells |
| title_alt |
ВПЛИВ ЕЛЕКТРОТЕПЛОВИХ ПАРАМЕТРІВ ПОЛІМЕРНИХ КОМПОЗИТНИХ ЗАПОБІЖНИКІВ НА ЕФЕКТИВНІСТЬ СОНЯЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ |
| description |
A solar cell system integrated with a conductive polymer composite fuse (CPCF) for passive protection against hot spot formation was numerically investigated. The model, based on differential heat balance equations, simulates diurnal temperature and power dynamics for Stony Brook, NY, on September 3rd, when the fuse is in the high-conductivity state, by considering heat exchange between the solar cell and the CPCF under varying solar irradiance and ambient conditions. Key material and structural parameters—such as thermal contact resistance, CPCF thickness, activation energy, percolation pre-exponential factor, and transition exponent—are varied to evaluate their influence on system performance. Results demonstrate that thermal contact resistance significantly influences temperature distribution between components without substantially affecting power output, while electrical parameters such as activation energy and percolation constants significantly influence power dissipation and overall energy loss. The findings provide a framework for optimizing CPCF design to enhance solar cell reliability and efficiency, offering a cost-effective, passive alternative to conventional hotspot mitigation methods. |
| publisher |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/556 |
| work_keys_str_mv |
AT korsunskyir influenceofelectrothermalparametersofpolymercompositefusesontheefficiencyofsolarcells AT nakashydzel influenceofelectrothermalparametersofpolymercompositefusesontheefficiencyofsolarcells AT korsunskyir vplivelektroteplovihparametrívpolímernihkompozitnihzapobížnikívnaefektivnístʹsonâčnihelementív AT nakashydzel vplivelektroteplovihparametrívpolímernihkompozitnihzapobížnikívnaefektivnístʹsonâčnihelementív |
| first_indexed |
2025-10-01T01:30:53Z |
| last_indexed |
2025-10-01T01:30:53Z |
| _version_ |
1850411759789146112 |