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Fattore di riempimento nel fotovoltaico

1960
Prove di laboratorio sulle celle solari incentrate sulla misurazione del fattore di riempimento nell'ingegneria elettrica.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Il fattore di riempimento (FF) è un parametro chiave che determina la qualità di una cella solare. È il rapporto tra la potenza massima che una cella può produrre (Pmax) e la potenza teorica che produrrebbe se fosse una sorgente ideale di tensione e corrente (Voc × Isc). Un fattore di riempimento più elevato indica minori perdite per resistenza parassita e una curva I-V più regolare.

The Fill Factor (FF) is a crucial figure of merit for a solar cell, providing a quick measure of its overall performance and quality, independent of its size or the light intensity. It is defined by the equation: [latex]FF = \frac{P_{max}}{V_{oc} \times I_{sc}} = \frac{V_{mp} \times I_{mp}}{V_{oc} \times I_{sc}}[/latex]. Here, [latex]V_{oc}[/latex] is the open-circuit voltage (the voltage across the cell with no load), and [latex]I_{sc}[/latex] is the short-circuit current (the current through the cell when the terminals are shorted). The product [latex]V_{oc} \times I_{sc}[/latex] represents the theoretical maximum power the cell could deliver if its I-V curve were a perfect rectangle.

In realtà, la curva I-V è curva a causa delle caratteristiche del diodo e delle resistenze parassite. Il punto su questa curva in cui il prodotto di tensione e corrente (V × I) è al suo massimo è il Punto di Massima Potenza (MPP). La tensione e la corrente in questo punto sono rispettivamente Vmp e Imp. Il fattore di riempimento (Fill Factor) misura essenzialmente quanto "quadrata" sia la curva I-V. Una cella ideale avrebbe un FF pari a 1 (o 100%), ma i valori pratici per le celle al silicio commerciali sono in genere compresi tra 0,75 e 0,85 (dal 75% all'85%).

Il fattore di riempimento (Fill Factor) è altamente sensibile alle resistenze parassite in serie (R_s) e in parallelo (R_sh). Un'elevata resistenza in serie riduce la corrente nel punto di massima potenza e "ammorbidisce" il ginocchio della curva I-V, abbassando il FF. Una bassa resistenza in parallelo fornisce un percorso di dispersione per la corrente, riducendo I_mp e la pendenza della curva I-V in prossimità di I_sc, il che abbassa ulteriormente il FF. Pertanto, il monitoraggio del fattore di riempimento è un metodo efficace per diagnosticare il degrado o i difetti di fabbricazione nelle celle solari.

UNESCO Nomenclature: 3307
- Ingegneria elettrica

Tipo

Metrica delle prestazioni

Interruzione

Incrementale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • comprensione delle caratteristiche corrente-tensione (iv) dei dispositivi elettronici
  • sviluppo del modello di circuito equivalente della cella solare
  • invenzione delle prime celle solari pratiche

Applicazioni

  • controllo di qualità nella produzione di pannelli solari
  • caratterizzazione di nuovi materiali e architetture per celle solari
  • diagnosticare problemi di prestazioni come elevata resistenza in serie o bassa resistenza di shunt
  • confrontare le prestazioni di diverse tecnologie fotovoltaiche

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

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Argomenti correlati: fattore di riempimento, cella solare, curva I-V, punto di massima potenza, tensione a circuito aperto, corrente di cortocircuito, resistenza parassita, efficienza.

Contesto storico

Fattore di riempimento nel fotovoltaico

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(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

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