Due celle solari collegate in parallelo (sinistra) e in serie (destra) con un ostacolo che crea ombra (marrone). Le condizioni ombreggiate hanno causato una maggiore perdita di potenza nei sistemi in serie. Credito:Guo et al.
Grandi ostacoli, come nuvole ed edifici, possono impedire alla luce solare di raggiungere i celle solari, ma anche sorgenti più piccole, come polvere e foglie, possono creare problemi simili. Comprendere come la perdita di radiazione in entrata influisca sulla produzione di energia è essenziale per ottimizzare la tecnologia fotovoltaica, che converte la luce in elettricità e contribuisce in modo importante alla transizione verso l'energia verde.
Nel Journal of Renewable and Sustainable Energy , i ricercatori della Shanghai Polytechnic University, del Shanghai Engineering Research Center of Advanced Thermal Functional Materials e dello Shanghai Solar Energy Research Center Co. Ltd hanno esplorato in che modo diverse condizioni di ombra influiscono sulle prestazioni di singole celle solari e sistemi a due celle collegati in serie e in parallelo.
"Nel mondo reale, le celle fotovoltaiche sono a volte ombreggiate da ostacoli, il che altera in modo significativo la quantità di luce in entrata", ha affermato l'autore Huaqing Xie, dell'Università del Politecnico di Shanghai e del Centro di ricerca ingegneristica di Shanghai sui materiali termici funzionali avanzati. "Gli effetti del degrado rendono difficile l'ottimizzazione della potenza e provocano una significativa perdita di potenza."
Il fotovoltaico collegato in serie crea un unico percorso con gli elettroni che fluiscono da una cella all'altra. Al contrario, le celle in parallelo forniscono due corsie attraverso le quali gli elettroni possono viaggiare, per poi ricombinarsi in seguito. Nelle applicazioni pratiche, le reti di celle solari sono collegate in serie e in parallelo per espandere la corrente di uscita e la capacità di potenza.
Il team ha scoperto che la diminuzione della corrente di uscita di una singola cella o di due celle collegate in parallelo era quasi identica al rapporto tra ombra e luce solare. Tuttavia, per due celle che funzionano in serie, si è verificata una perdita di potenza eccessiva e un aumento della temperatura, che può causare un ulteriore degrado della produzione. Ad esempio, con il 29,6% del modulo fotovoltaico di serie in ombra, la corrente è diminuita del 57,6%.
"Il nostro studio indica che molti fattori, tra cui l'area d'ombra, le ombre su diverse celle del modulo e la connessione di celle e moduli, possono influire sulle prestazioni", ha affermato Xie.
Studi precedenti hanno esplorato le conseguenze dell'ombra sui moduli fotovoltaici di grandi dimensioni, ma hanno in gran parte ignorato le singole celle e i sistemi semplici.
"In questi sistemi complicati, le ombre su una singola cella possono svolgere un ruolo fondamentale sull'output e sull'affidabilità del sistema", ha affermato Xie. "Pertanto, per lo sviluppo dei pannelli solari è necessario studiare singole celle o una semplice disposizione di due celle collegate."
In futuro, gli autori sperano di esaminare i comportamenti e i meccanismi di interazione microscopica nelle celle fotovoltaiche soggette a diverse ombre.
L'articolo, "Studio sperimentale sulle perdite di potenza di una singola cella fotovoltaica e due serie e celle collegate in parallelo con ombre parziali", è scritto da Xiaoxue Guo, Jiapu Zou, Zihua Wu, Yuanyuan Wang e Huaqing Xie. L'articolo apparirà nel Journal of Renewable and Sustainable Energy il 27 settembre 2022. + Esplora ulteriormente
