مدل سازی سلول خورشیدی

شکل ۱: مدل تک‌دیودی سلول خورشیدی با مقاومت‌های سری و موازی

• Iph,n جریان نامی حاصل از تابش بر حسب آمپر
• G و Gn به ترتیب مقدار تابش و تابش نامی و برحسب وات بر متر مربع
• T و Tn به ترتیب، دمای سلول در شرایط کاری و در حالت نامی و بر حسب کلوین
• ki نسبت جریان اتصال کوتاه به ضریب حرارتی بر حسب آمپر بر کلوین است.

جریان عبوری از دیود نیز به صورت زیر بیان می‌شود:

که در آن:

• id و vd به ترتیب جریان و ولتاژ دیود
• Isat جریان اشباع معکوس دیود 
• η ضریب ایده‌آلی دیود است.

همچنین VT نشان دهنده ولتاژ حرارتی است که به صورت زیر تعریف می‌شود:

که در آن:

• kB و qe به ترتیب ثابت بولتزمن بر حسب ژول بر کلوین و بار الکتریکی الکترون برحسب کولن هستند.
• T دمای سلول است.

با نوشتن KVL و KCL برای مدار شکل ۱ می‌توان معادلات ولتاژ و جریان سلول خورشیدی را به صورت زیر بیان کرد:

شکل ۲: ماژول تشکیل شده از سلول‌های خورشیدی

معادلاتی که بیان شد مربوط به یک سلول خورشیدی است. همان‌گونه که از شکل ۲ پیداست، یک ماژول، از ترکیب سری تعدادی سلول خورشیدی تشکیل می‌شود. اگر فرض کنیم تعداد سلول‌های سری ماژول Ns باشد، رابطه جریان و ولتاژ آن را می‌توان به صورت زیر نوشت:

اجزای الکترونیک قدرت یک سیستم خورشیدی، مانند اینورتر متصل به شبکه، برای ورودی، محدوده‌ی ولتاژی حداقل و حداکثری دارند. بنابراین، باید مقادیر مناسبی را برای ولتاژ ماژول جهت برآوردن نیاز‌های خاص درنظر گرفت. این موضوع، تا حدودی عملکرد مناسب سیستم را تضمین می‌کند. اما قبل از هرگونه محاسبات مربوط به ولتاژ، مهم است که درک درستی از ولتاژ و جریان خروجی ماژول PV و چگونگی تغییرات آن‌ها با تغییرات درجه حرارت و نور خورشید (تابش) داشت.