Στη συγκεκριμένη διπλωματική εργασία μελετάται η δομή και η λειτουργία φωτοβολταϊκών πλαισίων πολυκρυσταλλικού πυριτίου. Για το σκοπό αυτό είναι απαραίτητη τόσο η θεωρητική μελέτη και περιγραφή της λειτουργίας τους, όσο και η πειραματική προσέγγιση του θέματος.
Αρχικά, παρουσιάζεται η δομή των ηλιακών κυττάρων, βασικών δομικών μονάδων των φωτοβολταϊκών πλαισίων. Στην αρχή δίνεται μια περιεκτική περιγραφή της λειτουργίας της p-n επαφής ώστε στη συνέχεια να γίνει ευκολότερα κατανοητός ο τρόπος που επιδρά το φωτοβολταϊκό φαινόμενο στη δομή αυτή. Αναλύονται ορισμένα μεγέθη που χρησιμοποιούνται στην επιστήμη των φωτοβολταϊκών καθώς και οι συνθήκες στις οποίες μετρώνται παγκοσμίως τα ηλιακά κύτταρα/πλαίσια προκειμένου να υπάρχει ένα κοινό μέτρο σύγκρισης.
Η μελέτη ολοκληρώνεται με την πειραματική διαδικασία. Σε αυτήν αναλύονται διεξοδικά οι παράγοντες που επηρεάζουν τη λειτουργία των φωτοβολταϊκών σε μια πραγματική εγκατάσταση. Οι παράγοντες αυτοί είναι κυρίως περιβαλλοντικοί (ηλιοφάνεια, θερμοκρασία). Υπάρχουν εξίσου σημαντικοί παράγοντες, όμως, που είναι δυνατό να μεταβληθούν από τον άνθρωπο με τρόπο ώστε να επιτευχθεί η βέλτιστη απόδοση. Πιο συγκεκριμένα, η γωνία κλίσης του πλαισίου και η περίπτωση της σκίασής του είναι απαραίτητο να ληφθούν σοβαρά υπόψη.
Τα συμπεράσματα που προέκυψαν έχουν άμεση εφαρμογή στον υπολογισμό και τη μελέτη μιας πραγματικής εγκατάστασης μιας και δίνουν συγκεκριμένες αριθμητικές τιμές. Για παράδειγμα η συνολική αποδιδόμενη ετήσια ενέργεια από ένα πλαίσιο 80Wp τοποθετημένο με γωνία κλίσης ίση με τη βέλτιστη (380) στην περιοχή της Πάτρας είναι 172.038kWh. Αξιοσημείωτη είναι και η σύγκριση των πειραματικών τιμών ισχύος και συντελεστή απόδοσης με τις τιμές του κατασκευαστή και αυτές που προέκυψαν μέσω μοντελοποίησης (σε υπολογιστή με τα προγράμματα Matlab και Mathematica). Αυτές είναι: η μετρούμενη ισχύς του πλαισίου 73,15Watt και συντελεστής απόδοσης η=11,5%, ισχύς διδόμενη από τον κατασκευαστή 81,71Watt με συντελεστή απόδοσης η=12,6% και ισχύς η που προκύπτει από τη μοντελοποίηση 89,95Watt με συντελεστή απόδοσης η=14,2%. Η αιτιολόγηση αυτών των διαφορετικών τιμών ισχύος και των αντιστοίχων συντελεστών απόδοσης αποδίδεται στην αδυναμία να πετύχουμε ίδιες συνθήκες διεξαγωγής αυτών των μετρήσεων καθώς και στην σε σειρά και παράλληλη αντίσταση που δεν είναι δυνατόν να εκτιμηθούν ακριβώς για να εισαχθούν στο μοντέλο. / This thesis studies the structure and performance of polycrystalline silicon solar modules. To do this, not only a theoretical study of their operation is necessary, but also an experimental approach of the subject.
In a first step, we can see the structure of polycrystalline silicon solar cells, which compose the solar panels. It was thought useful to give a compact description of the –p-n junction function. This way, the photovoltaic phenomenon’s impact on –p-n junction’s function can be easier understood. Along with the theoretical part, there is an analysis of some values that are used to the photovoltaic science along with the conditions that are used in order to have a common meter of comparison.
A study, however, would not be completed if the experimental process did not exist. In this process the factors that influence the photovoltaic operation are analyzed at great length in a real installation. These factors are mainly environmental (sunlight, temperature). There are equally important factors, however, which are possible to be altered in such a way to achieve the most optimal performance. Specifically, the tilt angle and the shading case of the solar module are essential to be taken seriously into consideration.
The results can be directly used for the calculation of a real installation and are very helpful as they are quite specific. For example, the total output power with a tilt angle of 380 at Patras-Greece is 172.038kWh. It is also remarkable to have a comparison between the experimental data, the data given by the constructor and the data gathered through simulation method. The values for the output power are 73,15Watt (η=11,5%), 81,71Watt (η=12,6%) and 89,95Watt (η=14,2%) respectively. The explanation of different power factor and output power comes from the inability to achieve exactly the same experimental conditions. Moreover, the shunt and series resistances cannot be calculated exactly due to lack of constructor’s data details.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/3145 |
| Date | 07 June 2010 |
| Creators | Γιαννόπουλος, Γεώργιος |
| Contributors | Περράκη, Βασιλική, Giannopoulos, Georgios, Σώρας, Κωνσταντίνος |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 0 |
Page generated in 0.0026 seconds