Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας, είναι η μελέτη της συμπεριφοράς φωτοβολταϊκού πλαισίου λεπτής ταινίας CIS, σε πραγματικές συνθήκες λειτουργίας. Μελετάται η επίδραση διάφορων εξωτερικών παραγόντων και κυρίως της θερμοκρασίας, της ηλιακής ακτινοβολίας και της σκίασης. Με στόχο την εκτίμηση της παραγόμενης DC ισχύος σε διάφορες συνθήκες λειτουργίας., έχουν πραγματοποιηθεί μετρήσεις ρεύματος-τάσης στο χώρο του Πανεπιστημίου Πατρών, σε φωτοβολταϊκό πλαίσιο CIS ονομαστικής ισχύος 75W. Οι μετρήσεις ήταν συνήθως ημερήσιες και καταγράφονταν οι τιμές για διάφορες συνθήκες λειτουργίας και σε διαφορετικές εποχές του έτους. Με ένα μεταβλητό φορτίο συνδεδεμένο με το εν λόγω φωτοβολταϊκό πλαίσιο, ήταν δυνατός ο προσδιορισμός της χαρακτηριστικής I-V καμπύλης σε κάθε μέτρηση και ως εκ τούτου, ο υπολογισμός του σημείου μέγιστης ισχύος. Για κάθε μέτρηση καταγράφονταν, εκτός του ρεύματος και της τάσης, η λαμβανόμενη ηλιακή ακτινοβολία, η θερμοκρασία αέρα καθώς και οι θερμοκρασίες στις δύο όψεις του συλλέκτη. Αρχικά, υπολογίζεται η απόδοση του πλαισίου σε διαφορετικές θερμοκρασίες λειτουργίας ενώ σε αυτό προσπίπτουν ίδια ποσά της ηλιακής ακτινοβολίας. Επίσης, μελετάται ποιες χαρακτηριστικές παράμετροι επηρεάζονται περισσότερο όπου διαπιστώνεται πως η αύξηση της θερμοκρασίας προκαλεί μείωση της τάσης και μία μικρή αύξηση του ρεύματος η οποία όμως, δεν είναι ικανή να αντισταθμίσει την μείωση της τάσης, με αποτέλεσμα η αύξηση της θερμοκρασίας να επιδρά αρνητικά στην απόκριση ισχύος. Στη συνέχεια, γίνεται αντίστοιχος υπολογισμός και για την ηλιακή ακτινοβολία όπου παρουσιάζεται η θετική της επίδραση στην απόδοση του πλαισίου, ενώ ταυτόχρονα μελετάται η συμπεριφορά του CIS σε συνθήκες ηλιοφάνειας αλλά και συννεφιάς. Κατά την επεξεργασία των αποτελεσμάτων αυτών, ήταν δυνατός ο υπολογισμός μίας μέσης τιμής της αποδιδόμενης ισχύος τόσο για τη θερινή όσο και για τη χειμερινή περίοδο. Τέλος, προκαλώντας τεχνητή σκίαση στο 30% περίπου της επιφάνειας του φωτοβολταϊκού πλαισίου κατά τη διάρκεια κάποιων μετρήσεων, υπολογίζεται το ποσοστό μείωσης της παραγόμενης DC ισχύος, συγκριτικά με τις περιπτώσεις όπου κάτω από τις ίδιες εξωτερικές συνθήκες, το πλαίσιο δεν σκιάζεται. / The objective of this diploma thesis, is to study the behavior of a thin film photovoltaic module CIS, under real conditions of operation. The effect of various exterior factors is studied and mainly the factors of temperature, solar radiation and shading. To estimate the produced DC Power in various conditions, measurements has been took place at the University of Patras using a CIS photovoltaic module, of 75W Maximum Power. Measurements were usually daily and were taken in all seasons of year. With a variable load connected to the photovoltaic module, the determination of the I-V curve was possible for each measurement and consequently, the calculation of the Maximum Power Point could be made. At each measurement, were noted the current, the voltage and also the received solar radiation, the air temperature as well as the temperatures at the two sides of the module. At first, the output and the efficiency of the module in different temperatures of operation are calculated , while the received solar radiation is the same in every case. Also, it is studied witch parameters are more influenced by increasing temperature and it is proved that voltage is decreased and current is a little increased. However, the increasing current is not capable to compensate the decreasing voltage, so the increase of temperature affects negatively the output power and the efficiency. Afterwards, a similar calculation has been made, studying the influence of solar radiation at the characteristic parameters of the CIS photovoltaic module. During these calculations, except the positive effect of solar radiation it is presented the behavior of CIS in sunlight and also cloudy conditions. As a result, an average output power of the module has calculated for the aestival and the wintry period. Finally, causing artificial shading in about the 30% of the module's surface, it is determined the rate of reduction of produced DC power, comparatively the case where the module is not shading under the same exterior conditions.

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής είναι η μελέτη του παράγοντα ποιότητας για τρία διαφορετικά πλαίσια για διαφορετικές καιρικές συνθήκες. Τα πλαίσια που μελετήθηκαν ήταν ένα πλαίσιο μονοκρυσταλλικού πυριτίου CONERGY Q 80 MI , ένα πλαίσιο πολυκρυσταλλικού πυριτίου sharp NE-80E2EA και ένα πλαίσιο δισεληνοϊνδιούχου χαλκού (CIS) τεχνολογίας thin –film SHELL ECLIPSE 75 –C . Στο θεωρητικό μέρος παραθέτονται οι βασικές αρχές της φυσικής των ημιαγωγών και περιγράφονται οι τεχνολογίες των τριών πλαισίων που μελετάμε. Επίσης, αναλύονται τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά του ηλιακού στοιχείου και τέλος παρουσιάζονται οι πρόσφατες μελέτες σχετικά με τον παράγοντα ποιότητας οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν ως αναφορά για τη διεξαγωγή της πειραματικής διαδικασίας. Για την διεξαγωγή του πειραματικού μέρους πραγματοποιήθηκαν πειραματικές μετρήσεις διάρκειας πέντε μηνών (Οκτώβριος 2009 – Φεβρουάριος 2010 ) . Οι μετρήσεις αφορούσαν όλα τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά των τριών πλαισίων και έγιναν σε πραγματικές συνθήκες στην ταράτσα του κτιρίου του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών του πολυτεχνείου Πάτρας για την κλίση των 38° . Τα πειραματικά δεδομένα οδήγησαν σε συμπεράσματα σχετικά με την συμπεριφορά του παράγοντα ποιότητας των τριών πλαισίων σε διαφορετικές καιρικές συνθήκες. Επιπλέον, μελετήθηκε η επίδραση της θερμοκρασίας υπό σταθερή ακτινοβολία και της ακτινοβολίας υπό σταθερή θερμοκρασία στον παράγοντα ποιότητας και στις παραμέτρους που τον επηρεάζουν. Η μελέτη ολοκληρώθηκε με τον υπολογισμό της αποδιδόμενης ενέργειας των τριών πλαισίων στο ίδιο διάστημα. Τέλος υπολογίστηκε η ετήσια αποδιδόμενη ισχύς για την ίδια κλίση για τα τρία πλαίσια με την βοήθεια του προγράμματος PV SOL και έγινε σύγκριση αυτών των τιμών με τις πειραματικές. / The purpose of this thesis is to study the fill factor for three different photovoltaic modules under different weather conditions. The modules under investigation were a mono-crystalline CONERGY Q 80 MI, a polycrystalline silicon sharp NE-80E2EA and a CIS technology thin-film SHELL ECLIPSE 75–C. In the literature review the basic physical principles of semiconductor technology are presented and the technical characteristics of the three modules under study are described. Also, the electrical characteristics of a solar cell are analyzed. Finally, recent studies on the fill factor of solar cells are presented. In order to conduct the experimental part of this thesis, extensive outdoor measurements have been realized during five months (October 2009 - February 2010). We have realized measurements of the electrical characteristics of the three modules under environmental conditions, on the roof of the building of the Department of Electrical and Computer Engineering of the University of Patras, at tilt angle of 38°. Conclusions were extracted, from experimental data, about the behavior of the fill factor of each of the three modules under varying weather conditions. Moreover, the effect of temperature and solar radiation on the fill factor of a solar cell was presented. The study was completed by calculating the energy yield from these modules during five months (October to February). Finally, the annual energy output was calculated using PV SOL software.