ملاحظات قابليت اطمينان در سلول هاي خورشيدي داراي متمركزكننده

Reliability Considerations in Concentrated Solar Cells

اين مقاله به بررسي قابليت اطمينان سلولهاي خورشيدي متمركز كننده دار و فاكتورهاي موثر بر آن ميپردازد. گرچه استفاده از اين سلولها باعث افزايش راندمان، كاهش ابعاد، كاستن از مصرف مواد نيمه- رسانا و كاهش قيمت نهايي سيستم هاي فتوولتاييك ميشود اما، چالش هاي مهمي به ويژه در روند طراحي و ساخت را به همراه دارد كه برآوردن الزامات قابليت اطمينان يكي از آنها است. براي اين منظور، درابتداي اين مقاله، ضمن آشنايي اين سلول ها و ساختار كلي آنها، مفاهيم خرابي و افت كارايي آنها معرفي شده و با سلول هاي خورشيدي معمولي مقايسه مي شود. سپس مكانيزمهاي خرابي اين دو دسته از سلولهاي خورشيدي تشريح مي شوند. در ادامه مدلهاي محاسبه قابليت اطمينان براي هر كدام از مشخصه هاي ساختاري و عملكردي سلولهاي خورشيدي متمركزكننده دار، از طريق مشابه سازي آن با ديودهاي LED توان بالا، معرفي ميشوند. در بخش بعدي اثر پارامتر دما، بعنوان موثرترين فاكتور، بر قابليت اطمينان اين سلول ها مورد بررسي قرار ميگيرد. در گامهاي بعد، تاثير رطوبت، نوع ماده نيمه هادي و در نهايت فاكتور چگونگي شارش جريان بررسي و مدلسازي مي شوند. در خاتمه طرح اوليه يك آزمون براي ارزيابي طول عمر و قابليت اطمينان سلولهاي متمركزكننده دار معرفي مي شود.

This paper studies the reliability of concentrated solar cells and the main factors that affect it. Using of concentrated solar cells increases the efficiency, reduces the dimensions of the photovoltaic device, reduces the use of semiconductor materials, and consequently reduces the overall cost of the photovoltaic systems. However, some important considerations such as reliability, availability and maintainability that should be regarded during the design and construction of such photovoltaic system. For this purpose, and after a brief introduction about the concentrated solar cells and their essential differences with conventional solar cells, this paper discusses the basic concepts of failure and degradation of concentrated solar cells. Then the failure mechanisms of these two types of solar cells are described. In the following, different models are introduced for calculating the reliability of concentrated solar cells based on the various structural, functional and environmental characteristics. Regarding the similarity of concentrated solar cells and high-power LEDs, the impacts of high current density on the reliability of concentrated solar cells are modeled based on the corresponding mechanisms in such LEDs. In the next part, the effect of temperature, as the most effective factor, on the reliability is investigated. In addition, the impacts of moisture, semiconducting material type, and finally the factor of current flow are investigated and modeled. Finally, a plan for accelerated life time test that can evaluate and predict the durability and reliability of the concentrated solar cells is discussed too.