Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » نموذج الدائرة المكافئة للخلية الشمسية

نموذج الدائرة المكافئة للخلية الشمسية

1950
Solar cell equivalent circuit model analysis in an electronics lab.

(صورة توضيحية فقط)

A solar cell can be modeled by an equivalent electrical circuit. The simplest model includes a current source representing the photogenerated current ([latex]I_L[/latex]), in parallel with a diode representing the p-n junction. A more accurate model adds a parallel shunt resistance ([latex]R_{sh}[/latex]) for leakage currents and a series resistance ([latex]R_s[/latex]) for contact and bulk material resistance.

يُعدّ نموذج الدائرة المكافئة أداةً فعّالة لفهم وتحليل السلوك الكهربائي للخلايا الشمسية. فهو يُبسّط فيزياء أشباه الموصلات المعقدة إلى مخطط دائرة بسيط يتألف من عدد قليل من المكونات الرئيسية. ويتمثل جوهر النموذج في مصدر تيار مثالي يُنتج تيارًا، I_L، يتناسب طرديًا مع شدة الضوء الساقط. وهذا يُمثل توليد أزواج الإلكترون-فجوة بواسطة الفوتونات.

يوجد بالتوازي مع مصدر التيار هذا صمام ثنائي. يحاكي هذا الصمام الثنائي سلوك وصلة pn نفسها. في الظلام، تعمل الخلية الشمسية كصمام ثنائي فقط، وتتبع خاصية التيار-الجهد (IV) الخاصة بها معادلة الصمام الثنائي المثالي. عند الإضاءة، يُحوّل جزء من التيار الضوئي المتولد عبر هذا الصمام الثنائي الداخلي، وهي عملية تُعرف بإعادة التركيب، ولا تُساهم في تيار الخرج. وبالتالي، فإن تيار الخرج الكلي I يساوي التيار الضوئي المتولد مطروحًا منه تيار الصمام الثنائي: I = I_L ∝ I_D.

للحصول على تمثيل أكثر واقعية، تمت إضافة مقاومتين طفيليتين. تمثل المقاومة المتسلسلة، R_s، مقاومة الملامسات المعدنية، والباعث، ومادة أشباه الموصلات الأساسية. وتتسبب هذه المقاومة في انخفاض الجهد الذي يقلل من جهد الطرف و fill factorتُوضع مقاومة تحويلية، Rsh، بالتوازي مع الثنائي ومصدر التيار. تمثل هذه المقاومة مسارات تسرب التيار عبر وصلة pn، والتي غالبًا ما تنتج عن عيوب التصنيع. توفر المقاومة التحويلية المنخفضة مسارًا بديلًا للتيار المتولد ضوئيًا، مما يقلل التيار المُوَصَّل إلى الحمل. المعادلة الحاكمة لهذا النموذج أحادي الثنائي هي: I = IL ∝ I0 [exp(V + IRs/n kB T/q) ∝ 1 ∝ V + IRs/Rsh]، حيث I0 هو تيار تشبع الثنائي، وn هو عامل المثالية.

UNESCO Nomenclature: 2205
– Electronics

يكتب

نظام مجرد

خلل

Substantial

الاستخدام

استخدام واسع النطاق

مقدمات

  • تطوير نظرية الثنائيات (معادلة شوكلي للثنائيات)
  • قانون أوم
  • قوانين كيرشوف الدائرية
  • اختراع الخلية الشمسية ذات الوصلة p-n

التطبيقات

  • التنبؤ بأداء الخلايا الشمسية في ظل ظروف مختلفة
  • توصيف الألواح الشمسية في التصنيع (تتبع المنحنى الرابع)
  • تصميم خوارزميات تتبع نقطة القدرة القصوى (MPPT)
  • محاكاة سلوك المصفوفات الكهروضوئية الكبيرة

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارية محتملة

  • self-diagnosing solar panels that use impedance التحليل الطيفي to monitor rs and rsh in real-time
  • وحدات تحكم MPPT تعتمد على الذكاء الاصطناعي والتي تتعلم الدائرة المكافئة الدقيقة للوحة من أجل تتبع أفضل
  • الدوائر المتكاملة على الشريحة التي تعوض بشكل ديناميكي عن التغيرات في المقاومات الطفيلية
  • نماذج الدوائر الكمومية للخلايا الشمسية ذات النقاط الكمومية من الجيل التالي
  • نماذج التوابل الموزعة لمحاكاة المصفوفات الشمسية الكبيرة المظللة جزئيًا بدقة عالية
  • نماذج دوائر مستوحاة من علم الأحياء للخلايا الكهروضوئية العضوية
  • نماذج تعتمد على الميمرستور لمعالجة تأثيرات الهستيريسيس في الخلايا الشمسية البيروفسكايتية
  • التوأم الرقمي of a solar farm using real-time equivalent circuit parameter extraction
ذات صلة بـ: الدائرة المكافئة، نموذج الخلية الشمسية، المقاومة التسلسلية، المقاومة التفرعية، الصمام الثنائي، التيار الضوئي، منحنى التيار-الجهد، عامل الملء.

السياق التاريخي

نموذج الدائرة المكافئة للخلية الشمسية

1940
1950
1950
1950
1950
1950
1950
1940
1947
1950
1950
1950
1950
1950
1950

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

أحدث الإضافات

أهم المنشورات والمقالات

أفضل الأدوات الأصلية

السنة العاشرة عيد

الصور والتنزيلات بالحجم الكامل متاحة فقط، ومجانية تمامًا، للأعضاء المسجلين.