[ Modélisation à 3D des effets des pertes d’électrons à la jonction d’une cellule PV au silicium polycristallin sur ses performances ]
Volume 40, Issue 4, October 2023, Pages 1515–1530
Ramatou Saré1, Mamoudou Saria2, Dioari Ulrich Combari3, I. Sourabié4, Vinci De Dieu Bokoyo Barandja5, Martial Zoungrana6, and Issa Zerbo7
1 Laboratoire d’Energies Thermiques REnouvelables (L.E.T.RE), Ecole Doctorale Sciences et Technologies, Université Joseph KI-ZERBO, Ouagadougou, Burkina Faso
2 Laboratoire d’Energies Thermiques REnouvelables (L.E.T.RE), Ecole Doctorale Sciences et Technologies, Université Joseph KI-ZERBO, Ouagadougou, Burkina Faso
3 Ecole Polytechnique de Ouagadougou, Ouagadougou, Burkina Faso
4 Laboratoire de Recherche en Énergétique et Météorologie de l'espace (LAREME), Université Norbert ZONGO, Koudougou, Burkina Faso
5 Département de Physique, Université de Bangui, Bangui, Central African Republic
6 Laboratoire d’Energies Thermiques REnouvelables (L.E.T.RE), Ecole Doctorale Sciences et Technologies, Université Joseph KI-ZERBO, Ouagadougou, Burkina Faso
7 Laboratoire d’Energies Thermiques REnouvelables (L.E.T.RE), Ecole Doctorale Sciences et Technologies, Université Joseph KI-ZERBO, Ouagadougou, Burkina Faso
Original language: French
Copyright © 2023 ISSR Journals. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
This work investigated, using a 3-D modelling, the influence of electrons losses on the performance of a polycrystalline silicon PV cell. The electrons transport equations have been solved by taking into account the rate of electrons lost at the junction (Sf0) to find the expression of the electrons’ density which allowed to derive the expressions of the electrical parameters (Jph, Vph, P) then those of the performance parameters (η, Rsh) of the PV cell grain. Then we analyzed, from a numerical simulation, the effects of the rate of electrons lost at the junction (Sf0) on the performance parameters (η, Rsh) found from the curves of output power (PT) -diffusion velocity (Sfj). Results of simulation showed that, in open circuit, there is a leakage current at the junction of the PV cell grain whose density increases from 0 mA.cm-2 à 58.80 mA.cm-2 resulting in a drastic drop in the shunt resistance from infinity to 4.273 Ω.cm 2 and a drop in the conversion efficiency of 34.376%. Considering the manufacturers’ standards, 20% drop in efficiency, so for Sf0 = 1,790×104 cm.s-1 the PV cell is degraded.
Author Keywords: PV cell, degradation, leakage current, loss of electrons, performance.
Volume 40, Issue 4, October 2023, Pages 1515–1530
Ramatou Saré1, Mamoudou Saria2, Dioari Ulrich Combari3, I. Sourabié4, Vinci De Dieu Bokoyo Barandja5, Martial Zoungrana6, and Issa Zerbo7
1 Laboratoire d’Energies Thermiques REnouvelables (L.E.T.RE), Ecole Doctorale Sciences et Technologies, Université Joseph KI-ZERBO, Ouagadougou, Burkina Faso
2 Laboratoire d’Energies Thermiques REnouvelables (L.E.T.RE), Ecole Doctorale Sciences et Technologies, Université Joseph KI-ZERBO, Ouagadougou, Burkina Faso
3 Ecole Polytechnique de Ouagadougou, Ouagadougou, Burkina Faso
4 Laboratoire de Recherche en Énergétique et Météorologie de l'espace (LAREME), Université Norbert ZONGO, Koudougou, Burkina Faso
5 Département de Physique, Université de Bangui, Bangui, Central African Republic
6 Laboratoire d’Energies Thermiques REnouvelables (L.E.T.RE), Ecole Doctorale Sciences et Technologies, Université Joseph KI-ZERBO, Ouagadougou, Burkina Faso
7 Laboratoire d’Energies Thermiques REnouvelables (L.E.T.RE), Ecole Doctorale Sciences et Technologies, Université Joseph KI-ZERBO, Ouagadougou, Burkina Faso
Original language: French
Copyright © 2023 ISSR Journals. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
Abstract
This work investigated, using a 3-D modelling, the influence of electrons losses on the performance of a polycrystalline silicon PV cell. The electrons transport equations have been solved by taking into account the rate of electrons lost at the junction (Sf0) to find the expression of the electrons’ density which allowed to derive the expressions of the electrical parameters (Jph, Vph, P) then those of the performance parameters (η, Rsh) of the PV cell grain. Then we analyzed, from a numerical simulation, the effects of the rate of electrons lost at the junction (Sf0) on the performance parameters (η, Rsh) found from the curves of output power (PT) -diffusion velocity (Sfj). Results of simulation showed that, in open circuit, there is a leakage current at the junction of the PV cell grain whose density increases from 0 mA.cm-2 à 58.80 mA.cm-2 resulting in a drastic drop in the shunt resistance from infinity to 4.273 Ω.cm 2 and a drop in the conversion efficiency of 34.376%. Considering the manufacturers’ standards, 20% drop in efficiency, so for Sf0 = 1,790×104 cm.s-1 the PV cell is degraded.
Author Keywords: PV cell, degradation, leakage current, loss of electrons, performance.
Abstract: (french)
L’objectif de ce travail est d’étudier, à 3-D, l’influence des pertes d’électrons sur les performances d’une cellule PV au silicium polycristallin. Les équations de transport des électrons ont été résolu en prenant en compte le taux d’électrons perdus à la jonction (Sf0) afin d’obtenir l’expression de la densité des électrons qui a conduit à la détermination des expressions des paramètres électriques (Jph, Vph, P) puis celles des paramètres de performance (η, Rsh) du grain de cellule PV. Ensuite nous avons analysé, à partir d’une simulation numérique, les effets du taux d’électrons perdus à la jonction (Sf0) sur les paramètres de performance (η, Rsh) obtenus à partir des courbes de puissance électrique transmise en fonction de la vitesse de diffusion PT (Sfj). Les résultats des simulations ont montré qu’en circuit ouvert on a une fuite de courant à la jonction du grain de cellule PV dont la densité croit de 0 mA.cm-2 à 58,80 mA.cm-2 entrainant une chute drastique de la résistance shunt de l’infini à 4,273 Ω.cm 2 et une baisse du rendement de conversion de 34,376%. En considérant les normes des fabricants, 20% de baisse du rendement, alors pour Sf0 = 1,790×104 cm.s-1 la cellule PV est dégradée.
Author Keywords: Cellule PV, degradation, courant de fuite, perte d’électrons, performance.
How to Cite this Article
Ramatou Saré, Mamoudou Saria, Dioari Ulrich Combari, I. Sourabié, Vinci De Dieu Bokoyo Barandja, Martial Zoungrana, and Issa Zerbo, “3D modelling of the effects of electrons losses at the junction of a polycrystalline silicon PV cell on its performance,” International Journal of Innovation and Applied Studies, vol. 40, no. 4, pp. 1515–1530, October 2023.
