Отправить статью по E-mail Энерговыработка многопереходных солнечных элементов с учетом широтной изменчивости спектрального состава излучения
- Авторы: Ионова Е.А.1
-
Учреждения:
- Е. А. Ионова Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе Российской академии наук
- Выпуск: Том 17, № 7 (2023)
- Страницы: 516-524
- Раздел: Фотовольтаика
- URL: https://journals.eco-vector.com/1993-7296/article/view/627943
- DOI: https://doi.org/10.22184/1993-7296.FRos.2023.17.7.516.524
- ID: 627943
Цитировать
Полный текст
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Аннотация
Предложена оценка энерговыработки многопереходными солнечными элементами с учетом совокупного спектрального состава прямого солнечного излучения в годовом периоде. Показано, что коэффициент энерговыработки четырехпереходного солнечного элемента вблизи экватора составляет 45% в случае атмосферы с низким аэрозольным составом и 44% в случае атмосферы с аэрозольным наполнением, характерным для урбанизированных территорий. На широте +30° годовая энерговыработка данного солнечного элемента может составить 1 001 кВт · час / м2. Для расчета энерговыработки установок и фотоэлектрических модулей с данными солнечными элементами требуется коррекция этой величины в связи с энергетическими потерями, обусловленными конструкцией энергоустановки.
Ключевые слова
Полный текст
Об авторах
Евгения Александровна Ионова
Е. А. Ионова Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе Российской академии наук
Автор, ответственный за переписку.
Email: journal@electronics.ru
ORCID iD: 0000-0003-2886-6706
науч. сотр. лаборат. фотоэлектрических преобразователей, концентраторная фотовольтаика
Россия, Санкт-ПетербургСписок литературы
- Green M. A., Dunlop E. D., Siefer G., et al. Solar cell efficiency tables (Version 61). Prog. Photovolt. Res. Appl. 2023; 31: 3–16. doi: 10.1002/pip.3646.
- Vossier A., Riverola A., Chemisana D., Dollet A., Gueymard C. A. Is conversion efficiency still relevant to qualify advanced multi-junction solar cells? Prog. Photovolt. Res. Appl. 2017; 25: 242–254. doi: 10.1002/pip.2853.
- Green M. A., Hishikawa Y., Dunlop E. D., Levi D. H., Hohl-Ebinger J., Ho-Baillie A. W. Solar cell efficiency tables (version 51). Prog Photovolt Res Appl. 2018;26:3–12. doi: 10.1002/pip.2978.
- PV Solar Cells [Accessed on 08.12. 2021] https://www.azurspace.com/index.php/en/products/products-cpv/cpv-solar-cells.
- Schroth P., Löckenhoff R., Fuhrmann D., et al. AZUR’s new 5C46 CPV cell: Final design for optimized outdoor performance. AIP Conference Proceedings. 2022; 2550:020008. https://doi.org/10.1063/5.0100397.
- Geisz J. F., France R. M., Schulte K. L., Steiner M. A., Norman A. G., Guthrey H. L., Young M. R., Song T., Moriarty T. Six-junction III–V solar cells with 47.1% conversion efficiency under 143 Suns concentration. Nature Energy. 2020; 5:326–335. doi: 10.1038/s41560-020-0598-5.
- N. Jain, K. L. Schulte, J. F. Geisz, D. J. Friedman, R. M. France, E. E. Perl, A. G. Norman, H. L. Guthrey, M. A. Steiner High-efficiency inverted metamorphic 1.7/1.1 eV GaInAsP/GaInAs dual-junction solar cells. Appl. Phys. Lett. 2018; 112: 053905. doi: 10.1063/1.5008517.
- Kasten F., Young A. T. Revised optical air mass tables and approximation formula. Applied Opt.1989; 28: 4735–4738.
- Gueymard C. A. The SMARTS spectral irradiance model after 25 years: New developments and validation of reference spectra. Solar Energy. 2019;187:233–253. https://doi.org/10.1016/j.solener.2019.05.048Get rights and content.
- Rusina E. N., Radionov V. F., Sibir E. E. Rezul’taty monitoringa aerozol’noj sostavlyayushchej atmosfery v srednih i vysokih shirotah i nad akvatoriej Mirovogo okeana. Problemy Arktiki i Antarktiki. 2016; 2(108): 5–15. (In Russ.). Русина Е. Н., Радионов В. Ф., Сибир Е. Е. Результаты мониторинга аэрозольной составляющей атмосферы в средних и высоких широтах и над акваторией Мирового океана. Проблемы Арктики и Антарктики. 2016; 2(108): 5–15.)
- Gueymard C. A. Simple Model of the Atmospheric Radiative Transfer of Sunshine, version 2 (SMARTS2): Algorithms description and performance assessment / Florida Solar Energy Center: Report FSEC-PF-270–95. 1995.
- Solar Geometry Calculator. [Accessed on 13.02.2023]. URL: https://www.esrl.noaa.gov/gmd/grad/neubrew/SolarCalc.jsp.
- Meeus J. Astronomical algorithms. Willmann-Bell, Incorporated. 1991.
- Solargis. [Accessed on 10.03.2023]. URL: https://solargis.com/maps-and-gis-data/download/world.
Дополнительные файлы
Доп. файлы
Действие
1.
JATS XML
2.
Рис. 1. Спектральное распределение потока фотонов Nph с АМ от 1 до 6 (заштриховано) через атмосферы с низкой (слева) и высокой (справа) аэрозольной мутностью
Скачать (147KB)
3.
Рис. 2. Токи короткого замыкания (Isc) СЭ с 3-мя и 5-ю p-n-переходами при облученности с параметром АМ от 1 до 6 при атмосферах с низким и высоким аэрозольным наполнением (заштриховано)
Скачать (99KB)
4.
Рис. 3. Число минут в году N со значениями АМ в интервале шириной 0,01 в широтах 10°, 40°, 60°
Скачать (96KB)
5.
Рис. 4. Коэффициент Kw энерговыработки СЭ с 1,2,..6 p-n-переходами в зависимости от географической широты (сплошная линия) и КПД СЭ (пунктирная линия)
Скачать (133KB)
6.
Рис. 5. Предельная годовая энерговыработка W, кВт · час /м2 СЭ с 1,2,..6 p-n-переходами в зависимости от географической широты при атмосфере стандарта IEC 60904-3
Скачать (103KB)
7.
Рис. 6. Снижение коэффициента энерговыработки Kw СЭ с 1,3,4 p-n-переходами (вверху) с 2,5,6 p-n-переходами (внизу) при переходе от низкой к высокой аэрозольной наполненности атмосферы (заштриховано).
Скачать (135KB)
