Publication

The impact of silicon solar cell architecture and cell interconnection on energy yield in hot & sunny climates

Résumé

Extensive knowledge of the dependence of solar cell and module performance on temperature and irradiance is essential for their optimal application in the field. Here we study such dependencies in the most common high-efficiency silicon solar cell architectures, including so-called Aluminum back-surface-field (BSF), passivated emitter and rear cell (PERC), passivated emitter rear totally diffused (PERT), and silicon heterojunction (SHJ) solar cells. We compare measured temperature coefficients (TC) of the different electrical parameters with values collected from commercial module data sheets. While similar TC values of the open-circuit voltage and the short circuit current density are obtained for cells and modules of a given technology, we systematically find that the TC under maximum power-point (MPP) conditions is lower in the modules. We attribute this discrepancy to additional series resistance in the modules from solar cell interconnections. This detrimental effect can be reduced by using a cell design that exhibits a high characteristic load resistance (defined by its voltage-over-current ratio at MPP), such as the SHJ architecture. We calculate the energy yield for moderate and hot climate conditions for each cell architecture, taking into account ohmic cell-to-module losses caused by cell interconnections. Our calculations allow us to conclude that maximizing energy production in hot and sunny environments requires not only a high open-circuit voltage, but also a minimal series-to-load-resistance ratio.

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Cellule photovoltaïque
Une cellule photovoltaïque, ou cellule solaire, est un composant électronique qui, exposé à la lumière, produit de l’électricité grâce à l’effet photovoltaïque. La puissance électrique obtenue est proportionnelle à la puissance lumineuse incidente et elle dépend du rendement de la cellule. Celle-ci délivre une tension continue et un courant la traverse dès qu'elle est connectée à une charge électrique (en général un onduleur, parfois une simple batterie électrique).
Cellule photovoltaïque organique
vignette|On peut apercevoir les cellules photovoltaïques organiques Les cellules photovoltaïques organiques sont des cellules photovoltaïques dont au moins la couche active est constituée de molécules organiques. Leur développement constitue une tentative de réduction du coût de l'électricité photovoltaïque, sans conteste la principale barrière pour cette technologie, mais on espère aussi qu'elles seront plus fines, flexibles, faciles et moins chères à produire, tout en étant résistantes.
Rendement d'une cellule photovoltaïque
vignette| Meilleurs rendements de différentes technologies de cellules photovoltaïques mesurés en laboratoire depuis 1976. Le rendement d'une cellule photovoltaïque, parfois noté η, est le rapport entre l'énergie électrique générée par effet photovoltaïque d'une part et l'énergie électromagnétique reçue par la cellule photovoltaïque sous forme de rayonnement solaire d'autre part. Avec la latitude et le climat du lieu d'installation, le rendement des cellules solaires d'un dispositif photovoltaïque détermine la production d'énergie électrique annuelle du système.
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Electrotechnique I
Découvrez les circuits électriques linéaires. Apprenez à les maîtriser et à les résoudre, dans un premier temps en régime continu puis en régime alternatif.
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