Идентификация и экстракция параметров фотобетаэлементов экспериментальными данными
- Авторы: Долгополов М.В.1,2, Чипура А.С.1,2, Шишкин И.А.2
-
Учреждения:
- Самарский государственный технический университет
- Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
- Выпуск: Том 10, № 3 (2023)
- Страницы: 144-160
- Раздел: НАНОМАТЕРИАЛЫ
- URL: https://journals.eco-vector.com/2313-223X/article/view/623844
- DOI: https://doi.org/10.33693/2313-223X-2023-10-3-144-160
- EDN: https://elibrary.ru/TAGTVX
- ID: 623844
Цитировать
Аннотация
Статья обобщает методику идентификации и экстракции электрофизических характеристик солнечных элементов для различных моделей на основе экспериментальных данных и эквивалентных одно-, двух-, трех-диодных схем. Предложена методика на основе компьютерного моделирования в аналитической системе Wolfram Mathematica и в системе компьютерной алгебры Mathcad. Методика позволяет сравнивать теоретические и экспериментальные данные и работать с различными моделями в обоих направлениях – от эксперимента к теории и наоборот. Также были проведены экспериментальные работы по созданию солнечных элементов на базе пористого кремния с просветляющими покрытиями (ZnS, DyF3, ZnS + DyF3) и с гетеропереходами SiC/Si. Проведены измерения ВАХ и ВВХ экспериментальных фотопреобразователей, а также их поверхностные сопротивления со сторон легирования фосфором и бором по формированию p-n-перехода. Главной целью исследования является разработка методологии оптимизации солнечных элементов и представление методов моделирования и анализа, которые могут быть использованы в разработках фотобетапреобразователей для обеспечения максимальной мощности.
Ключевые слова
Полный текст
![Доступ закрыт](https://journals.eco-vector.com/lib/pkp/templates/images/icons/text_lock.png)
Об авторах
Михаил Вячеславович Долгополов
Самарский государственный технический университет; Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
Автор, ответственный за переписку.
Email: mikhaildolgopolov68@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8725-7831
SPIN-код: 2104-1911
кандидат физико-математических наук, доцент; доцент кафедры высшей математики; доцент кафедры общей и теоретической физики, заведующий совместной с Российской академией наук научно-исследовательской лабораторией математической физики НИЛ-319
Россия, г. Самара; г. СамараАлександр Сергеевич Чипура
Самарский государственный технический университет; Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
Email: al_five@mail.ru
ORCID iD: 0009-0004-0425-0653
SPIN-код: 8992-7768
преподаватель; магистрант
Россия, г. Самара; г. СамараИван Александрович Шишкин
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
Email: shishkinivan9@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8413-9661
SPIN-код: 2233-8550
аспирант
Россия, г. СамараСписок литературы
- Афанасьев В.П., Теруков Е.И., Шерченков А.А. Тонкопленочные солнечные элементы на основе кремния. 2-е изд. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2011. 168 с.
- Колтун М.М. Солнечные элементы / отв. ред. Н.C. Лидоренко. М.: Наука, 1987. 190 с.
- Mohammadreza Ebrahimi S., Salahshour E., Malekzadeh M., Gordillo F. Parameters identification of PV solar cells and modules using flexible particle swarm optimization algorithm // Energy. 2019. Vol. 179. Pp. 358–372.
- Bonanno F., Capizzi G., Napoli C. et al. A radial basis function neural network based approach for the electrical characteristics estimation of a photovoltaic module // Appl. Energy. 2012. Vol. 97. Pp. 956–961.
- Jordehi A.R. Parameter estimation of solar photovoltaic (PV) cells: A review // Renew. Sustain. Energy Rev. 2016. Vol. 61. Pp. 354–371.
- Pillai D.S., Rajasekar N. Metaheuristic algorithms for PV parameter identification: A comprehensive review with an application to threshold setting for fault detection in PV systems // Renew. Sustain. Energy Rev. 2018. Vol. 82. Pp. 3503–3525.
- Carrero C., Ramirez O., Rodrigez I., Platero C.A. Accurate and fast convergence method for parameter estimation of PV generators based on three main points of the I-V curve // Renew. Energy. 2011. Vol. 36. No. 11. Pp. 2972–2977.
- Долгополов М.В., Елисов М.В., Раджапов С.А., Чипура А.C. Модели масштабирования электрических свойств фото- и бета-преобразователей с наногетеропереходами // Computational Nanotechnology. 2023. Т. 10. № 1. C. 138–146.
- Ishaque K., Salam Z. An improved modeling method to determine the model parameters of photovoltaic (PV) modules using differential evolution (DE) // Sol. Energy. 2011. Vol. 85. Pp. 2349–2359.
- Ishaque K., Salam Z., Syafaruddin. A comprehensive MATLAB Simulink PV systemsimulator with partial shading capability based on two-diode model’ // Sol. Energy. 2011. Vol. 85. No. 9. Pp. 2217–2227.
- Tong N.T., Pora W. A parameter extraction technique exploiting intrinsic properties of solar cells // Appl. Energy. 2016. Vol. 176. P. 104e15.
- Chen Y., Sun Y,. Meng Z. An improved explicit double-diode model of solar cells: Fitness verification and parameter extraction // Energy Convers. Manag. 2018. Vol. 169. P. 345e58.
- Ćalasan M., Abdel Aleem S.H.E., Zobaa A.F. On the root mean square error (RMSE) calculation for parameter estimation of photovoltaic models: A novel exact analytical solution based on Lambert W function // Energy Conversion and Management. 2020. No. 210. P. 112716.
- Wolf P., Benda V. Identification of PV solar cells and modules parameters by combining statistical and analytical methods // Solar Energy. 2013. Vol. 93. Pp. 151–157.
- Zagrouba M., Sellami A., BouaÏcha M., Ksouri M. Identification of PV solar cells and modules parameters using the genetic algorithms: application to maximum power extraction // Solar Energy. 2010. Vol. 84. Pp. 860–866.
- Chaibi Y., Salhi M., El-Jouni A., Essadki A. A new method to extract the equivalent circuit parameters of a photovoltaic panel // Solar Energy. 2018. Vol. 163. Pp. 376–386.
- Cheddadi F., Cheddadi Y., Errahimi F., Gaga A. Numerical approach for parameter extraction of a photovoltaic module based on datasheet and five parameters model // International Journal of Digital Signals and Smart Systems. 2021. No. 5. Pp. 167–181.
- Cheddadi Y., Cheddadi F., Errahimi F., Es-Sbai N. Extremum Seeking Control-based Global maximum power point tracking algorithm for PV array under partial shading conditions. In: International Conference on Wireless Technologies, Embedded and Intelligent Systems (WITS). Fez, Morocco, 2017. Pp. 1–6.
- Fahim S.R., Hasanien H.M., Turky R.A. et al. Comprehensive review of photovoltaic modules models and algorithms used in parameter extraction // Energies. 2022. No. 15.P. 8941.
- Rawa M., Calasan M., Abusorrah A, et al. Single diode solar cells-improved model and exact current-voltage analytical solution based on lambert’s W function // Sensors. 2022. No. 22. P. 4173.
- Лунин Л.С., Пащенко А.C. Моделирование и исследование характеристик фотоэлектрических преобразователей на основе GaAs и GaSb // Журнал технической физики. 2011. Т. 81. № 9. C. 71–76.
- Муминов Р.А., Имамов Э.З., Рахимов Р.Х., Аскаров М.А. Факторы эффективной генерации электричества в солнечном элементе с наногетеропереходами // Computational Nanotechnology. 2023. Т. 10. № 1. C. 119–127.
- Имамов Э.З., Муминов Р.А., Рахимов Р.Х. и др. Моделирование электрических свойств солнечного элемента с многими наногетеропереходами // Computational Nanotechnology. 2022. Т. 9. № 4. C. 70–77.
- Латухина Н.В., Лизункова Д.А., Шишкин И.А., Паранин В.Д. Оптические и электрические свойства одно- и двухслойных покрытий фоточувствительных структур с пористым слоем // XVI Всероссийский молодежный Самарский конкурс-конференция научных работ по оптике и лазерной физике: сб. тр. конф. Самара, 13–17 ноября 2018 г. Самара: Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук. 2018. C. 136–141.
- Чепурнов В.И., Долгополов М.В., Гурская А.В., Латухина Н.В. Способ получения пористого слоя гетероструктуры карбида кремния на подложке кремния. Патент на изобретение RU 2653398 C2, 08.05.2018. Заявка № 2016129598 от 19.07.2016.
- Пикус Г.Е. Основы теории полупроводниковых приборов М.: Наука. 1965. 448 с
- Banwell T. C., Jayakumar A. Exact analytical solution for current flow through diode with series resistance // Electro-nics Lett. 2000. No. 36. Pp. 291–292.
- Latukhina N.V., Lizunkova D.A., Rogozhina G.A., Shishkin I.A. Multilayer structure based porous silicon for solar cells // AIP Conference Proceedings. 2020. No. 2276. Рp. 020039-1–020039-4.
- Shishkina D.A., Poluektova N.A., Shishkin I.A. Photovoltaic characteristics of structures with porous silicon obtained by various technological plans // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 2086. No. 1. P. 01210.
- Чепурнов В.И., Пузырная Г.В., Гурская А.В. и др. Экспериментальное исследование полупроводниковых структур источника питания на углероде-14 // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2019. Т. 22. № 3. C. 55–67.
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)