Re: coefficiente di temperatura dei moduli fotovoltaici

From: Tetis <ljetog_at_yahoo.it>
Date: Wed, 06 Jul 2011 20:05:28 +0200

gnappa scriveva il 7/4/2011 :
> I moduli fotovoltaici riportano, tra le caratteristiche tecniche, un
> coefficiente di temperatura, che indica la variazione di rendimento al
> variare della temperatura. Vorrei capire perch� � negativo, cio� perch� i
> moduli sono meno efficienti quando si scaldano.
>
> Se sono fatti di semiconduttore, all'aumentare della temperatura aumenta la
> mobilit� dei portatori, quindi mi verrebbe da pensare che le cariche
> portate in banda di conduzione dall'illuminazione si separino pi�
> facilmente e si formi quindi pi� facilmente la differenza di potenziale.
> Invece evidentemente il fenomeno dominante � che l'agitazione termica
> favorisce la ricombinazione prima della separazione delle cariche? Oppure
> il problema � che aumenta la resistenza dei contatti?
>
> Grazie e ciao

Il punto � che la corrente effettivamente aumenta come correttamente ti
aspetti, ma la tensione risente negativamente della temperatura, ed il
prodotto diminuisce, questo sopra la temperatura di picco. Infatti non
� generalmente vero a tutte le temperature che l'efficienza sia
negativa.

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 Comunque non mi risulta che sia un effetto intrinseco dell'effetto
fotovoltaico, che ha la sua brava caratteristica esponenziale e quindi
al crescere della corrente aumenta anche il potenziale, quindi
significa che c'� sopra la temperatura d'esercizio un'aumento
prevalente del contributo di resistenza dovuto alle parti di conduzione
ordinaria.
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Isolo la sciocchezza della mia prima risposta che consiste nel
collegare la caratteristica a temperatura costante con le correnti e le
tensioni fotovoltaiche di massima potenza al variare della temperatura.
Le due cose non sono connesse.

Riaggiungo un commento che avevo scritto prima ma poi avevo cancellato
( spiego pi� avanti perch�). Dicevo:

Mi sembra invero ragionevole che al crescere della temperatura la
resistenza aumenti pi� della corrente perch� � pi� facile eccitare
fononi e fononi di secondo ordine piuttosto che elettroni.

Quello che mi aveva spinto a rimangiarmi l'osservazione deriva dal
fatto che mi ero lasciato fuorviare dalla regola mnemonica per la
caratteristica:

I = I0 (exp( qV/kT)-1) [1]

che sembra dire che al crescere della temperatura la corrente decresce.

Il punto � che I0 dipende a sua volta dalla temperatura.

I0(T) = I0 exp[k'(T-T0)] [2]

combinando le due equazioni, con i giusti coefficienti, la costante k'
vale circa ln(2)/(10K) risulta che:

dV/dT = -2.5 mV/K [3]

a parit� di corrente.

Quindi non � un effetto dovuto ai contatti. Per calcolare la potenza
massima occorre ricordare che la corrente fotovoltaica fluisce in
direzione inversa alla corrente principale del diodo. Il punto di
massima potenza si ha quando l'area del quadrato inscritto nel quarto
quadrante con vertice sulla caratteristica (che � quella stessa del
diodo ma traslata verso il basso per via della corrente fotovoltaiche
che scorre all'inverso) risulta di area massima.

Quando la temperatura aumenta, aumenta sia la corrente fotovoltaica che
la corrente diretta ed il ginocchio della caratteristica si sposta
quindi verso il basso per effetto delle equazioni [1] [2] che implicano
[3]. La diminuzione di tensione risulta in effetti prevalente
sull'aumento di corrente.

Fonti: Millman paragrafo 2.4, Bassani paragrafo 11.7.5,
Received on Wed Jul 06 2011 - 20:05:28 CEST