PL200300B1

PL200300B1 - Method of isothermal measurement of electric and thermal variables of photovoltaic siliceous cell

Info

Publication number: PL200300B1
Application number: PL354936A
Authority: PL
Inventors: Ewa Klugmann-Radziemska
Original assignee: Politechnika Gdanska
Priority date: 2002-07-08
Filing date: 2002-07-08
Publication date: 2008-12-31
Also published as: PL354936A1

Abstract

Sposób zapewnienia izotermiczności krzemowego ogniwa fotowoltaicznego, którego czo łową powierzchnię oświetla się sztucznym źró dłem światła, znamienny tym, że krzemowe ogniwo fotowoltaiczne (1) układa się tylną powierzchnią na płycie metalowej (2), korzystnie miedzianej, której grubość znacznie przekracza grubość tego krzemowego ogniwa fotowoltaicznego (1), przy czym korzystnie płytę metalową (2) termostatyzuje sięA method of ensuring silicon isothermal properties photovoltaic cell, which front the hunting surface is illuminated with an artificial light for light, characterized by that of silicon the photovoltaic cell (1) is placed with its rear surface on the metal plate (2), preferably copper, the thickness of which significantly exceeds thickness of this silicon photovoltaic cell (1), preferably a metal plate (2) it thermostats

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób zapewnienia izotermiczności krzemowego ogniwa fotowoltaicznego.The present invention relates to a method of ensuring isothermal properties of a silicon photovoltaic cell.

W znanych krzemowych ogniwach fotowoltaicznych na skutek absorpcji promieniowania padającego na ogniwo następuje nieuchronnie wzrost temperatury ogniwa o kilkadziesiąt stopni, w zależności od natężenia napromieniowania, powodujący spadek sprawności konwersji na skutek zmiany wartości parametrów elektrycznych ogniwa.In the known silicon photovoltaic cells, as a result of the absorption of radiation falling on the cell, the cell temperature inevitably increases by several dozen degrees, depending on the irradiation intensity, causing a decrease in conversion efficiency due to changes in the cell's electrical parameters.

Na przykład przy wzroście temperatury od 25 do 60°C spadek sprawności konwersji oraz mocy elektrycznej wyjściowej ogniwa krzemowego wynosi 23%. Ogniwa i moduły ogniw słonecznych nie pracują na ogół w stałej temperaturze ze względu na zmieniające się warunki atmosferyczne, nasłonecznienie i azymut słońca. Problem niestałości temperaturowej modułów ogniw słonecznych, od których wymagana jest jak największa sprawność w czasie ich eksploatacji, jak to ma miejsce na dachach i polach elektrowni słonecznych, nie jest rozwiązany. Próbuje się jedynie ten niekorzystny wzrost temperatury ogniw w czasie nasłonecznienia ograniczyć, stosując określoną grubość warstwy powietrza pod modułem ogniw tj. zwiększając odległość od modułu do powierzchni dachu lub ziemi, zapewniającą odprowadzenie ciepła przez naturalną konwekcję lub wymuszony obieg chłodziwa w modułach z zamkniętym obiegiem chłodzenia.For example, when the temperature rises from 25 to 60 ° C, the reduction of the conversion efficiency and the electric power output of the silicon cell is 23%. Solar cells and modules generally do not operate at a constant temperature due to changing weather conditions, insolation and the azimuth of the sun. The problem of temperature instability of solar cell modules, which requires the highest possible efficiency during their operation, as is the case on roofs and fields of solar power plants, is not solved. Only this unfavorable increase in the temperature of the cells during sunlight is limited by using a specific thickness of the air layer under the cell module, i.e. by increasing the distance from the module to the roof or ground surface, ensuring heat dissipation through natural convection or forced circulation of the coolant in modules with a closed cooling circuit.

Sposoby zapewnienia izotermiczności krzemowego ogniwa fotowoltaicznego obniżają wprawdzie temperaturę ogniwa, ale nie zapewniają izotermiczności na całej powierzchni i skuteczności chłodzenia, w szczególności przy silnym i niejednorodnym oświetleniu całej powierzchni, ponieważ powierzchnia krzemowych ogniw fotowoltaicznych pracuje jako ciało doskonałe czarne i wymaga skutecznego doprowadzenia ciepła z całej powierzchni.Although the methods of ensuring the isothermal nature of the silicon photovoltaic cell reduce the cell temperature, they do not provide isothermal properties over the entire surface and cooling efficiency, in particular with strong and heterogeneous illumination of the entire surface, because the surface of silicon photovoltaic cells works as a perfect black body and requires effective heat supply from the entire surface. .

Sposób zapewnienia izotermiczności krzemowego ogniwa fotowoltaicznego, którego czołową powierzchnię oświetla się sztucznym źródłem światła, charakteryzuje się według wynalazku tym, że krzemowe ogniwo fotowoltaiczne układa się tylną powierzchnią na płycie metalowej, korzystnie miedzianej, której grubość znacznie przekracza grubość tego krzemowego ogniwa fotowoltaicznego, przy czym korzystnie płytę metalową termostatyzuje się.The method of ensuring the isothermal nature of a silicon photovoltaic cell, the front surface of which is illuminated by an artificial light source, is characterized according to the invention in that a silicon photovoltaic cell is arranged with its rear surface on a metal plate, preferably copper, the thickness of which significantly exceeds the thickness of the silicon photovoltaic cell, preferably the metal plate is thermostated.

Korzystanie ze sposobu według wynalazku zapewnia uzyskanie izotermiczności całej powierzchni krzemowego ogniwa fotowoltaicznego w czasie naświetlania, niezależnie od rozkładu mocy promienistej na powierzchni czołowej ogniwa, a także skuteczne i szybkie chłodzenie oraz łatwą regulację temperatury ogniwa. Utrzymanie izotermiczności może być w prosty sposób realizowane za pomocą układu komputerowego i termoczułych czujników.The use of the method according to the invention ensures that the entire surface of the silicon photovoltaic cell is isothermal during irradiation, regardless of the distribution of the radiant power on the front surface of the cell, as well as efficient and fast cooling and easy regulation of the cell temperature. Maintaining isothermal properties can be easily realized by means of a computer system and thermosensitive sensors.

Wynalazek objaśniony jest bliżej w przykładzie wykonania i na rysunku, na którym przedstawiony jest schemat stanowiska do pomiarów parametrów elektrycznych i termicznych krzemowego ogniwa fotowoltaicznego, w którym wykorzystywany jest wynalazek.The invention is explained in more detail in the embodiment and in the drawing, which shows a diagram of a stand for measuring electrical and thermal parameters of a silicon photovoltaic cell in which the invention is used.

Krzemowe ogniwo fotowoltaiczne 1 o wymiarach 10 cm x 10 cm układa się powierzchnią tylną na płycie metalowej 2 o grubości 10 mm, wykonanej z miedzi. Płytę metalową 2 ogrzewa się grzałką 3. Czołową powierzchnię krzemowego ogniwa fotowoltaicznego 1 oświetla się źródłem światła 4 poprzez soczewki 5. Jako źródło światła 4 stosuje się lampę halogenową o mocy promieniowania 0,8 kW/m².A silicon photovoltaic cell 1 with dimensions of 10 cm x 10 cm is placed with its back surface on a metal plate 2 with a thickness of 10 mm, made of copper. The metal plate 2 is heated with a heater 3. The front surface of a silicon photovoltaic cell 1 is illuminated by a light source 4 through a lens 5. A halogen lamp with a radiation power of 0.8 kW / m ² is used as a light source 4.

Temperaturę pomiaru parametrów elektrycznych i termicznych ustala się poprzez pomiar temperatury krzemowego ogniwa fotowoltaicznego 1 za pomocą czujnika 6, pomiar temperatury płyty metalowej za pomocą czujników 7 oraz poprzez sterowanie wyłącznika 8 grzałki 3 przez komputer 9.The temperature of measurement of electrical and thermal parameters is determined by measuring the temperature of a silicon photovoltaic cell 1 with a sensor 6, measuring the temperature of the metal plate with sensors 7 and by controlling the switch 8 of the heater 3 by a computer 9.

Pomiaru parametrów elektrycznych i termicznych dokonuje się w układzie pomiarowym 10 składającym się z amperomierza A, woltomierza V oraz oporu R.Measurement of electrical and thermal parameters is carried out in a measuring system 10 consisting of an ammeter A, a voltmeter V, and a resistance R.

Claims

Patent claim

A method of ensuring the isothermal nature of a silicon photovoltaic cell, the front surface of which is illuminated by an artificial light source, characterized in that the silicon photovoltaic cell (1) is placed with its rear surface on a metal plate (2), preferably copper, the thickness of which significantly exceeds the thickness of this silicon photovoltaic cell ( 1), with the metal plate (2) preferably being thermostated.