Photonics RussiaPhotonics RussiaФотоника1993-72962686-844XTechnosphera JSC62794310.22184/1993-7296.FRos.2023.17.7.516.524РhotovoltaicsФотовольтаикаResearch ArticleEnergy Yield of Multijunction Solar Cells With Allowance for the Latitude Variability of the Spectral Composition RadiationЭнерговыработка многопереходных солнечных элементов с учетом широтной изменчивости спектрального состава излученияhttps://orcid.org/0000-0003-2886-6706IonovaEvgenia A.ИоноваЕвгения Александровна
Russian Federation

research fellow at the Ioffe Physical-Technical Institute of the Russian Academy of Sciences, concentrator photovoltaics

науч. сотр. лаборат. фотоэлектрических преобразователей, концентраторная фотовольтаика

journal@electronics.ruE. A. Ionova Ioffe Physical-Technical Institute of the Russian Academy of SciencesЕ. А. Ионова Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе Российской академии наук311020231775165240203202402032024Copyright ©; 2023, Ionova E.A.Copyright ©; 2023, Ионова Е.А.2023Ionova E.A.Ионова Е.А.https://journals.eco-vector.com/1993-7296/article/view/627943

An energy yield assessment of the multijunction solar cells is proposed with allowance for the total spectral composition of direct solar radiation during the annual period. It is shown that the energy yield ratio of a four-junction solar cell near the equator is 45% in the case of an atmosphere with a low aerosol composition and 44% in the case of an atmosphere with an aerosol filling typical for the urban areas. At a latitude of +30°, the annual energy yield of this solar cell can be 1001 kWh/m2. To calculate the energy yield of installations and photovoltaic modules with such solar cells, this value adjustment is required due to the energy losses caused by the power plant design.

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.

multijunction solar cellenergy yieldefficiencyair masssolar power plantphotovoltaicsмногопереходный солнечный элементэнерговыработкаКПДатмосферная массасолнечная электростанцияGreen 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.