Врахування впливу запиленості поверхні фотоелектричних модулів на генерацію електричної енергії сонячною станцією за допомогою MATLAB

Purpose. Improving the simulation model of a solar power plant by creating a block model for accounting for dustiness of the surface of photovoltaic modules when calculating the efficiency of electric power generation by a solar power plant. Methodology. Use of statistical data processing methods and modeling in the structure of Matlab tools. Findings. A mathematical model was created, which made it possible to take into account the influence of dustiness of the surface of photovoltaic modules on the efficiency of electric power generation by a solar power station. The model was tested on the real object and the accuracy of modeling was  proved. Originality. The scientific novelty is to create mathematical models that describe the effect of dust on the surface of photovoltaic modules on the efficiency of solar station generation based on the Bouguer-Lambert-Behr law, the blocks of precipitation influence on dust were developed, and the rate of dust accumulation was corrected by taking into account the air humidity. Practical value. The obtained results will help to improve the accuracy of modeling of all types of photovoltaic systems. These models can be used as the formation of commercial proposals with more accurate schedules of electric power generation, which can significantly increase the accuracy of the choice of rated capacity of equipment.Цель работы. Совершенствование имитационной модели солнечной электростанции посредством создания блок-модели учета запыленности поверхности фотоэлектрических модулей при расчете эффективности генерации электрической энергии солнечной станцией. способы исследования. Методы исследования. Использование методов статистической обработки данных и моделирование в структуре средств Matlab. Полученые результаты. Создана математическая модель, позволяющая учитывать влияние запыленности поверхности фотоэлектрических модулей на эффективность генерации электрической энергии солнечной станцией. Модель проверена на реальном объекте и доказана точность моделирования. Научная новизна. Научная новизна заключается в создании математических моделей, описывающих влияние запыленности поверхности фотоэлектрических модулей на эффективность генерации солнечной станции на основе закона Бугера-Ламберта-Бера, разработаны блоки воздействия осадков на пыль и скорректирована скорость накопления пыли путем учета влажности воздуха. Практическая ценность. Полученные результаты помогут повысить точность моделирования всех типов фотоэлектрических систем. Эти модели могут использоваться как формирование коммерческих предложений с более точными графиками генерации электрической энергии, что может значительно повысить точность выбора установленной мощности оборудования.Мета роботи. Вдосконалення імітаційної моделі сонячної електростанції за допомогою створення блок-моделі врахування запиленості поверхності фотоелектричних модулів при розрахунку ефективності генерації електричної енергії сонячною станцією. Методи дослідження. Використання методів статистичної обробки даних, та моделювання в структурі засобів Matlab. Отримані результати. Створено математичну модель, яка дозволяє враховувати вплив запиленості поверхні фотоелектричних модулів на ефективність генерації електричної енергії сонячною станцією. Модель перевірено на реальному об’єкті та доведено точність моделювання. Наукова новизна. Наукова новизна полягає в створенні математичних моделей, що описують вплив запиленності поверхні фотоелектричних модулів на ефективність генерації сонячної станції на основі закону Бугера-Ламберта-Бера, розроблено блоки впливу опадів на запиленість та скорегована швидкість накопичення пилу шляхом урахування вологості повітря. Практична цінність. Отримані результати допоможуть підвищити точність моделювання всіх типів фотоелектричних систем. Ці моделі можна використовувати як формування комерційних пропозицій з більш точними графіками генерації електричної енергії, що може значно підвищити точність вибору встановленої потужності обладнання

Physico-mathematical model for determining the direction in space to point sources of gamma radiation using spherical absorber

Physico-mathematical model for determining the direction in space to point sources of gamma radiation using a spherical absorber was developed. CdTe detectors of appropriate sizes are placed in the regular pyramid tops under absorber. The physico-mathematical model allowed, taking into account the exponential attenuation of gamma radiation by the absorber, to find the distance from the location of any CdTe sensor to the surface of sphere in any direction in space. Calculated information and signal received from the detectors, correlate to each other. The ratios found depend on the angle to the source of gamma radiation and represent the ratio of transmittance coefficients for four sensors. A methodology for locating the developed device in space, which allowed to obtain dependence of the calculated ratios from the angle in space for θ = 90° and φ from 0° to 360° in increments of 15° was proposed. Each direction in space corresponds to a set of six respective ratios

Аналіз механізмів підвищення ефективності промислових кремнієвих сонячних батарей

Досліджено можливості підвищення ефективності понад 20 % для кремнієвих фотоелектричних перетворювачів китайського виробництва. Методом комп'ютерного моделювання встановлено, що реалізовані в таких фотоелектричних перетворювачах часи життя нерівноважних носіїв заряду, які складають 520 мкс, не обмежують можливість збільшення їх ККД понад 20 %. Показано, що збільшення густини фотоструму до 43,1 мА/см2 призводить до зростання ККД до 20,1 %, а зниження густини діодного струму насичення до 3,1∙10 – 14 A/см2 зумовлює зростання ККД до 20,4 %. Одночасна зміна цих діодних характеристик призводить до збільшення ККД до 23,1 %. У роботі пропонуються фізикотехнологічні підходи для збільшення густини фотоструму і зменшення густини діодного струму насичення в готових фотоелектричних перетворювачах. У статті проведено дослідження впливу робочої температури на ефективність кристалічних кремнієвих фотоелектричних перетворювачів. Показано, що зі зростанням робочої температури відносне зниження ККД монокристалічних приладів становить – 0,7 відн. %/C, що істотно вище, ніж в приладових структурах європейського виробництва і обумовлено нетрадиційним зниженням густини струму короткого замикання. Математичне моделювання впливу світлових діодних характеристик на ККД кристалічних кремнієвих сонячних елементів показало, що зменшення ефективності приладових структур при збільшенні робочої температури обумовлено не тільки зростанням густини діодного струму насичення з 10 – 13 до 3·10 – 13 А, що складає 300 %, але й зниженням шунтуючого опору з 2,5 до 1,5 кОм. Дослідження впливу робочої температури на діодний струм насичення показало, що висота потенційного бар'єру в досліджених кремнієвих фотоелектричних перетворювачах складає 0,87 еВ, що обумовлено недостанім рівнем легування базового матеріалу. Обмеженість висоти потенційного бар'єру призводить до нетрадиційного зниження електроопору, що шунтує, при збільшенні робочої температури.Possibilities of increasing the efficiency by more than 20 % for silicon photoelectric converters made in China have been investigated. It has been established by the method of computer simulation that the lifetimes of nonequilibrium charge carriers, which are 520 µs, realized in such photoelectric converters, do not limit the possibility of increasing their efficiency by more than 20 %. It has been shown that an increase in the photocurrent density to 43.1 mA/cm2 leads to an increase in the efficiency to 20.1 %, and a decrease in the diode saturation current density to 3.1∙10 – 14 A/cm2 leads to an increase in the efficiency to 20.4 %. Simultaneous change of these diode characteristics leads to an increase in the efficiency to 23.1 %. The paper proposes physical and technological approaches to increase the photocurrent density and reduce the diode saturation current density in ready-made photovoltaic converters. The study of the influence of operating temperature on the efficiency of crystalline silicon photoelectric converters has been carried out in the article. It has been shown that with increasing operating temperature the relative decrease in the efficiency of single-crystal devices is – 0.7 relative %/C, which is significantly higher than in the device structures of European production and due to non-traditional decrease in short-circuit current density. Mathematical modeling of the influence of light-emitting diode characteristics on the efficiency of crystalline silicon solar cells showed that a decrease in the efficiency of device structures with increasing operating temperature is due not only to an increase in diode saturation current density from 10 – 13 to 3·10 – 13 A, which is 300 %, but also by reducing the shunt resistance from 2.5 to 1.5 kOhm. A study of the effect of operating temperature on the diode saturation current showed that the height of the potential barrier in the studied silicon photovoltaic converters is 0.87 eV due to the insufficient level of doping of the base material. The limited height of the potential barrier leads to an unconventional decrease in the shunt resistance with increasing operating temperature

Increasing the resolving power of determining the point gamma-radiation source direction in the precision method

Experiments have demonstrated the possibility of increasing the resolving power of determining the point gamma-radiation source direction in the precision method. The work involved reducing the step of the angle of rotation of an asymmetric absorber and shifting the detector relative to the maximum-minimum absorber thickness boundary. The ¹³⁷Cs gamma-radiation source direction was determined within the angles of the maximum and minimum thickness boundaries of the asymmetric absorber. The detector position was investigated for the maximum thickness of the asymmetric absorber on the boundary between the maximum and minimum thickness, and for the minimum thickness. The optimal position of the detector was found for the asymmetric absorber boundary, enabling to determine the maximum count rate in the gamma source direction. A specific position of the detector enables observing an increasing gamma radiation scattering over the copper-lead surface. The experiment used absorbers with spectrometric telluride-cadmium detectors. Information from the detectors was output to four multichannel gamma-radiation impulse analysers, which operated simultaneously in the spectrometer mode