Güneş hücresinin dinamik devre modelinin elde edilmesi
Obtaining dynamic circuit model of solar cell
Yazar: ANSOUMANA NOUMOU DJITE
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA ENGİN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Güneş Enerjisi Ana Bilim Dalı / Güneş Enerjisi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Güneş hücrelerinin analitik modellenmesi, bir fotovoltaik üretecin performansını optimize etmek veya oluşan hatayı belirlemek için önemlidir. Fotovoltaik hücre tipik olarak, parametreleri deneysel akım-gerilim (I-V) ve güç-gerilim (P-V) karakteristik eğrileri kullanılarak hesaplanan eşdeğer bir devre ile temsil edilir. Bu parametrelerin doğru olarak belirlenmesi, araştırmacılar için bir zorluk olmaya devam etmektedir. Bu da karakteristiklerin tanımlanmasında kullanılan modellerin ve sayısal yöntemlerin çeşitlenmesine yol açmıştır. Parametrelerin doğruluğu kullanılan yönteme bağlıdır. Bu tezde, aydınlatma altında I-V ve P-V karakteristiklerini kullanarak güneş hücrelerinin parametrelerinin hesaplanması için basit bir yöntem açıklanmaktadır. Bu parametreler foto-akım (Iph), diyot idealite faktörü (n), diyot doyma akımı (I0) seri direnç (Rs) ve paralel direnç (Rsh)'tir. Bu çalışma, halihazırda bilinen bazı eşitliklere, eğim yöntemine ve yinelemeli yönteme göre beş parametreyi belirlemek için basit bir yöntem önerir. Önerilen yöntemin amacı, elektrik modeli tarafından üretilen P - V eğrileri ile üreticilerin farklı çevre koşulları için veri yaprakları aracılığıyla sunduğu P - V eğrileri arasındaki minimum mutlak hatayı belirleyerek, bilinmeyen parametreleri bulmaktır. Bu modelin doğruluğu, MATLAB / Simulink'te simüle edilerek kanıtlanır. Önerilen modelin, tek kristal (Shell SP75), çok kristal (BP MSX60) ve ince film (Shell ST40) yapısına sahip güneş hücreleri için de kullanılmasıyla elde edilen sonuçların tutarlı olması tatmin edicidir. Hesaplanan maksimum gücün değeri üzerindeki göreceli hata, Shell SP75 tek kristal hücre için %0.14'ten; BP-MSX60 çok kristal hücre için %1'den ve Shell ST40 ince film hücre için %0.09'dan daha azdır. Bu tez fotovoltaik alanındaki araştırmacılar için yararlı bir referanstır.

Abstract:
Analytical modelling of solar cells is essential for any process to optimize or diagnose the performance of a photovoltaic generator. The solar cell is typically represented by an equivalent circuit whose parameters are calculated using the experimental current-voltage (I-V) and power-voltage (P-V) characteristic curves. Determination of the exact values for these parameters remains a challenge for researchers, which has led to the diversification of models and numerical methods used in the identification of the characteristics. The accuracy of the parameters depends on the method used. In this thesis, a simple method for calculating the parameters of PV solar cells using I-V and P-V characteristics under insolation is explained. These parameters are photocurrent (Iph), diode ideality factor (n), diode saturation current (I0) series resistance (Rs), and parallel resistance (Rsh). This study provides a simple way to determine five parameters based on some currently known equations, slope method, and the iterative method. The purpose of the proposed method is to find unknown parameters that guarantee the minimum absolute error between the P - V curves obtained by the electrical model and the P - V curves provided by the manufacturers' technical data sheets for different external conditions. The accuracy of this model is verified by simulation in MATLAB / Simulink, and the results of single-crystalline (Shell SP75), multi-crystalline (BP ŞSX60) and thin film (Shell ST40) cells are very satisfactory. The relative error on the value of the calculated maximum power is less than 0.14% for a Shell SP75 single-crystal cell; It is less than 1% for the BP-MSX60 multi-crystal cell and less than 0.09% for the Shell ST40 thin-film cell. This thesis is a useful reference for researchers in the field of photovoltaics.