Deux cellules solaires connectées en parallèle (à gauche) et en série (à droite) avec un obstacle créant de l'ombre (marron). Des conditions ombragées ont causé plus de perte de puissance dans les systèmes en série. Crédit :Guo et al.
De grands obstacles, comme les nuages et les bâtiments, peuvent empêcher la lumière du soleil d'atteindre les cellules solaires, mais des sources plus petites, comme la poussière et les feuilles, peuvent également créer des problèmes similaires. Comprendre comment la perte de rayonnement entrant affecte la puissance de sortie est essentiel pour optimiser la technologie photovoltaïque, qui convertit la lumière en électricité et contribue de manière importante à la transition énergétique verte.
Dans le Journal des énergies renouvelables et durables , des chercheurs de l'Université polytechnique de Shanghai, du Centre de recherche en ingénierie de Shanghai sur les matériaux fonctionnels thermiques avancés et du Centre de recherche sur l'énergie solaire de Shanghai Co. Ltd ont exploré l'impact des différentes conditions d'ombrage sur les performances des cellules solaires simples et des systèmes à deux cellules connectés en série et en parallèle.
"Dans le monde réel, les cellules photovoltaïques sont parfois ombragées par des obstacles, ce qui modifie considérablement la quantité de lumière entrante", a déclaré l'auteur Huaqing Xie, de l'Université polytechnique de Shanghai et du Centre de recherche en ingénierie de Shanghai sur les matériaux fonctionnels thermiques avancés. "Les effets de dégradation rendent l'optimisation de la puissance difficile et entraînent une perte de puissance importante."
Le photovoltaïque connecté en série crée un chemin unique avec les électrons circulant d'une cellule à l'autre. En revanche, les cellules en parallèle fournissent deux voies pour que les électrons se déplacent, puis se recombinent plus tard. Dans les applications pratiques, les réseaux de cellules solaires sont connectés en série et en parallèle pour augmenter le courant de sortie et la capacité de puissance.
L'équipe a découvert que la diminution du courant de sortie d'une seule cellule ou de deux cellules connectées en parallèle était presque identique au rapport entre l'ombre et la lumière du soleil. Cependant, pour deux cellules fonctionnant en série, il y a eu une perte de puissance excessive et une augmentation de la température, ce qui peut entraîner une dégradation supplémentaire de la sortie. Par exemple, avec 29,6% du module photovoltaïque de série à l'ombre, le courant a diminué de 57,6%.
"Notre étude indique que de nombreux facteurs, notamment la zone d'ombre, les ombres sur différentes cellules du module et la connexion des cellules et des modules, peuvent affecter les performances", a déclaré Xie.
Des études antérieures ont exploré les conséquences de l'ombre sur les grands modules photovoltaïques, mais ont largement ignoré les cellules individuelles et les systèmes simples.
"Dans ces systèmes complexes, les ombres sur une seule cellule peuvent jouer un rôle vital sur la sortie et la fiabilité du système", a déclaré Xie. "Par conséquent, l'étude de cellules individuelles ou d'un simple agencement de deux cellules connectées est nécessaire pour le développement de panneaux solaires."
À l'avenir, les auteurs espèrent examiner les comportements et les mécanismes d'interaction microscopique dans les cellules photovoltaïques soumises à différentes ombres.
L'article, "Étude expérimentale sur les pertes de puissance d'une seule cellule photovoltaïque et de deux cellules connectées en série et en parallèle avec des ombres partielles", est rédigé par Xiaoxue Guo, Jiapu Zou, Zihua Wu, Yuanyuan Wang et Huaqing Xie. L'article paraîtra dans Journal of Renewable and Sustainable Energy le 27 septembre 2022. + Explorer plus loin
