Publication details
Abstracts and keywords
Niniejsza monografia poświęcona jest analizie parametrów pracy modułów oraz systemów fotowoltaicznych. Szczególną uwagę skupiono na technologiach bazujących na krzemie krystalicznym, w tym technologii PERC (ang. Passivated Emitter and Rear Cell). Analizą objęto również cienkowarstwowe moduły fotowoltaiczne wykonane z diselenku miedziowo-indowo-galowego (CIGS), tellurku kadmu (CdTe) oraz krzemu amorficznego. Zbadano również technologię hybrydową HIT (ang. Heterojunction with Intrinsic Thin Layer). Badania przeprowadzono na terenie Politechniki Lubelskiej, na farmie fotowoltaicznej w Bordziłówce (województwo lubelskie) oraz na Uniwersytecie w Jaén w południowej Hiszpanii. Postawiono hipotezę, że zastosowanie zaproponowanych metod modelowania komputerowego oraz analiz eksperymentalnych umożliwia dokładną ocenę parametrów pracy modułów fotowoltaicznych różnych technologii w rzeczywistych warunkach eksploatacyjnych. W części badawczej monografii wyróżniono trzy etapy. Pierwszy dotyczy analizy parametrów elektrycznych i temperaturowych modułów PV, uzyskanych na podstawie charakterystyk prądowo-napięciowych (I-V). Pomiary przeprowadzono w rzeczywistych warunkach eksploatacyjnych, charakteryzujących się dużą dynamiką zmian oraz wyraźną odmiennością względem tzw. standardowych warunków testowych. Zaproponowano metodykę wyznaczania parametrów referencyjnych modułów PV na podstawie krzywych I-V zmierzonych w warunkach rzeczywistych. W kolejnej części opracowania przeprowadzono analizę korelacji parametrów eksperymentalnych modułów PV z parametrami uzyskanymi przy użyciu modelu diodowego, co pozwoliło na zaproponowanie relatywnie prostych, a jednocześnie dokładnych modeli matematycznych do symulacji krzywych prądowo-napięciowych w dowolnych warunkach natężenia promieniowania słonecznego oraz temperatury modułu PV. Ostatnia część monografii jest skoncentrowana na analizie systemów fotowoltaicznych podłączonych do sieci elektroenergetycznej. Przedstawiono ocenę miesięcznych uzysków i strat energii oraz współczynnika wydajności w pierwszym roku eksploatacji farmy PV. Dokonano analizy stopnia degradacji modułów PV, stosując standardowe metody, takie jak metoda rok do roku (ang. year-on-year, YoY) oraz klasycznej dekompozycji sezonowej (ang. classical seasonal decomposition, CSD). Zaproponowano alternatywną metodę opartą na technice analizy widma szczególnego (ang. singular spectrum analysis, SSA), która okazała się skuteczna w przypadku danych krótkookresowych wydajności systemów PV.
This monograph is devoted to the analysis of the operating parameters of photovoltaic modules and systems. Particular attention was focused on technologies based on crystalline silicon, including PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) technology. The analysis also covered thin-film photovoltaic modules made of copper-indium-gallium diselenide (CIGS), cadmium telluride (CdTe), and amorphous silicon, as well as the hybrid HIT technology (Heterojunction with Intrinsic Thin Layer). The research was conducted at the Lublin University of Technology, at a photovoltaic farm in Bordziłówka (Lublin Voivodeship), and at the University of Jaén in southern Spain. It was hypothesised that the application of the proposed computer modeling methods and experimental analyses enables an accurate assessment of the operating parameters of photovoltaic modules of various technologies under real operational conditions. The research section of the monograph is divided into three stages. The first stage focuses on analysing the electrical and temperature parameters of PV modules, obtained from current–voltage (I-V) characteristics. The measurements were conducted under real operating conditions, characterised by high variability and a clear deviation from the so-called standard test conditions (STC). A methodology for determining the reference parameters of PV modules based on I-V curves measured under real conditions was proposed. In the next part of the study, a correlation analysis was conducted between the experimental parameters of PV modules and the parameters obtained using the diode model, which enabled the development of relatively simple yet accurate mathematical models for simulating current–voltage (I-V) curves under any solar irradiance and PV module temperature conditions. The final part of the monograph focuses on the analysis of grid-connected photovoltaic systems. The assessment included monthly energy yields and losses, as well as the performance ratio during the first year of the PV farm’s operation. The degradation of PV modules was also analysed using standard methods, such as the year-on-year (YoY) approach and classical seasonal decomposition (CSD). Additionally, an alternative method based on singular spectrum analysis (SSA) was proposed, which proved particularly effective for short-term PV system performance data.
Additional information
GOAL 9. Industry, innovation and infrastructure
GOAL 13. Climate action
