Energy generation analysis of crystalline and thin-film silicon photovoltaic panels in the local conditions of the Southern Poland

• Autorzy: Małek A. , Marszałek K.

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2016.1.13

Warianty tytułu

PL

Analiza generacji energii krystalicznych i cienkowarstwowych krzemowych paneli fotowoltaicznych w warunkach Południowej Polski

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this work the analysis of performance of crystalline and thin film silicon solar cell was performed based on a daily profiles of output power and annual gain of energy generated by particular PV modules installed in Miekinia AGH PV Laboratory nearby Krakow. The obtained results were normalized to the unit of surface area of PV module and to the 1 kWp of nominal power. It turned out that in relation to unit of surface area of PV module mono- and polycrystalline solar cells produced the greatest amount of energy. The micromorph modules gives two times less energy than crystalline solar cell, but approximately 27% more than amorphous silicon solar cell. In regarding to 1 kWp of nominal power the micromorph modules achieved the best results. In the carried out studies temperature influence on performance of PV modules were also analyzed. The results revealed that crystalline solar cells heat up to higher temperature than thin film solar cell in the same weather condition. In the case of crystalline silicon solar cell increase of PV module temperature caused significant loss of efficiency. For micromorph modules PCE was nearly the same in the whole range of temperature. Based on obtained date values of power conversion efficiency and performance ratio were also determined and it was turn out that in the weather condition of Southern Poland the polycrystalline solar cells achieved the best result.

PL

Przedmiotem pracy była analiza działania krystalicznych i cienkowarstwowych krzemowych modułów fotowoltaicznych. W ramach badań wykonano porównanie uzysków energetycznych oraz mocy generowanych przez monokrystaliczne, polikrystaliczne, amorficzne i mikromorficzne panele PV zainstalowane na terenie Laboratorium Edukacyjno- Badawczego Odnawialnych Źródeł i Poszanowania Energii AGH w Miękini koło Krakowa. Otrzymane wyniki zostały znormalizowane poprzez przeliczenie na jednostkę powierzchni modułu oraz 1 kWp zainstalowanej mocy. Okazało się, że w odniesieniu do jednostkowej powierzchni moduły krystaliczne uzyskały najlepsze rezultaty. Moduły mikromorficzne wygenerowały dwa razy mniej energii niż moduły krystaliczne ale o 27% więcej niż moduły amorficzne. W przeliczeniu na 1 kWp mocy nominalnej najlepszy wynik uzyskały moduły mikromorficzne. W ramach przeprowadzonych badań analizowano również wpływ temperatury modułu na efektywność jego pracy. Otrzymane wyniki pokazują, że moduły krystaliczne nagrzewają się do wyższych temperatur niż ogniwa cienkowarstwowe w tych samych warunkach pogodowych. W przypadku ogniw krystalicznych wzrost temperatury ogniwa powoduje znaczące pogorszenie parametrów ich pracy. Moduły mikromorficzne natomiast okazały się być nie wrażliwe na zmiany temperatury modułu. Na podstawie uzyskanych wyników obliczono również efektywność konwersji energii oraz współczynniki wydajności (Performance ratio) dla poszczególnych modułów. Okazało się, że w warunkach klimatycznych południowej Polski najlepiej pracują moduły polikrystaliczne.

Słowa kluczowe

EN

monocrystal Si cells; thin film PV modules; performance analysis of PV modules

PL

krzemowe ogniwa krystaliczne; moduł cienkowarstwowy; analiza pracy modułów PV

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 57, nr 1
• Strony: 65--70
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Małek A.

• Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Katedra Elektroniki
• Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Centrum Fotowoltaiki

autor

Marszałek K.

• Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Katedra Elektroniki
• Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Centrum Fotowoltaiki

Bibliografia

• [1] Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems, ISE. Photovoltaics report. November 2015.
• [2] P., Jayarama Reddy. Science & Technology of Photovoltaics. s.l. : CRC Press, 2010.
• [3] G.K., Singh. Solar power generation by PV (photovoltaic) technology: A review. Energy. 2013, Vol. 53, pp. 1–13.
• [4] McEvoy A., Markvart T., Castaner L. Practical Handbook of Photovoltaics, Fundamentals and Applications. s.l. : Elsevier, 2012.
• [5] Schock, H.W. Thin film photovoltaics. Applied Surface Science. 1996, Vol. 92, pp. 606–616.
• [6] National Renewable Energy Laboratory. Best Research-Cell Efficiencies. November 2015.
• [7] H. Keppner, J. Meier, P. Torres, D. Fischer, A. Shah. Microcrystalline silicon and micromorph tandem solar cells. Applied Physics A. 1999, Vol. 69, 2, pp. 169–177.
• [8] A.V Shah, , J Meier, E Vallat-Sauvain, N Wyrsch, U Kroll, C Droz, U Graf. Material and solar cell research in microcrystalline silicon. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2003, Vol. 78, 1–4, pp. 469–491.
• [9] K. Marszałek, P. Winkowski, A. Małek. Deposition and optical properties of the LaF3/HfO2/MgF2 antireflective coatings. [book auth.] E. Czerwosz. Monographs of Tele&Radio Research Institute. Vacuum technique and technology. Warsaw : s.n., 2014.
• [10] K. Marszałek, A. Małek, P. Winkowski, M. Marszałek, S. Zimowski. The structure and optical properties of LaF3/ZrO2/MgF2 multilayers as an antireflective coating. Ecological Chemistry and Engineering S. The Journal of Society of Ecological Chemistry and Engineering. in print.
• [11] J.A. Silvaa, S. Quoizolaa, E. Hernandeza, L. Thomasa, F. Massinesa. Silicon carbon nitride films as passivation and antireflective coatings for silicon solar cells. Surface and Coatings Technology. 2014, Vol. 242, pp. 157–163.
• [12] T.J., Silverman. Characterisation of performance of thin film technology. International Energy Agency. s.l. : Photovoltaic power systems programme, 2014.
• [13] T. Rodziewicz, A. Zaremba, M.Wacławek,. Technical and economic aspects of photovoltaic conversion of Southern Poland. Ecological Chemistry and Engineering. S. 2014, Vol. 21, 2, pp. 337–351.
• [14] Marszałek K., Nosidlak N., Małek A. Temperature and weather influence on electrical characteristics of modified, polycrystalline solar panels. Ecological Chemistry and Engineering S. The Journal of Society of Ecological Chemistry and Engineering. (in print).
• [15] Kurnik J., Jankovec M., Brecl K., Topic M. Outdoor testing of PV module temperature and performance under different mounting and operational conditions. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2011, Vol. 95, 1, pp. 373–376.
• [16] W. Luboń, G. Pełka, K. Marszałek, A. Małek. Performance analysis of crystalline silicon and CIGS phtotovoltaic modules in outdoor measurement. Ecological Chemistry and Engineering S. The Journal of Society of Ecological Chemistry and Engineering. (in print).
• [17] Mohring, H-D. Outdoor measurements and comparison of thin film solar cell technologies. 2012.
• [18] Kurnik J., Jankovec M., Brecl K., Topic M. Outdoor testing of PV module temperature and performance under different mounting and operational conditions. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2011, Vol. 95, 1, pp. 373–376.
• [19] Maluta, E. Outdoor testing of amorphous and crystalline silicon solar. Journal of Energy in Southern Africa. 2011, Vol. 22, 3, pp. 16–22.
• [20] Sharma V., Kumar A., Sastry O.S. Performance assessment of different solar photovoltaic technologies under similar outdoor conditions. Energy. 2013, Vol. 58, pp. 511–518.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.