Bir fotovoltaik panelin elektriksel karakteristiklerinin nümerik modellenmesi ve deneysel validasyonu

Fotovoltaik hücreler güneşimizden gelen fotonları, içindeki yarı iletken katmanlar sayesinde elektrik enerjisine dönüştüren dönüşüm sistemleridir. Fotovoltaik bir hücrenin eşdeğer devre denkleminde bulunan ışık akımı (Iₚₕ), paralel şönt direnci (Rₛₕ), seri iç direnç (Rₛ), modifiye edilmiş diyot katsayısı (a) ve ters doyma akımının (Iₒ) tahmin edilmesi için birçok sayısal ve analitik model geliştirilmiştir. Bu çalışmada, eşdeğer devre denkleminin çözümlenmesi için MATLAB yazılımı üzerinden geliştirilen "Geliştirilmiş Beş Parametreli Model" adında yeni bir analitik çözümleme yöntemi önerilmiştir. Bu model ile, sadece panelin üreticisi tarafından, kullanıcıya verilen teknik bilgileri kullanarak panelin bilinmeyen parametreleri nümerik olarak hesaplanmıştır. Yeni model ile yapılan MATLAB hesaplamalarının sonuçları, mevcut literatürde bulunan "Beş Parametreli Model" sonuçları ve 36 hücreli polikristal bir fotovoltaik panelin farklı operasyon şartlardaki deneysel verileri RMSE ve R-Kare istatiksel yöntemleri kullanılarak karşılaştırılmıştır. Ayrıca, bu tip bir problemin çözümünde nümerik bir yaklaşım olarak kullanılan Generalized Reduced Gradient (GRG) sayısal yöntemi ile Geliştirilmiş Beş Parametreli Model, 48 hücreli polikristal bir panelin verileri referans alınarak panelin bilinmeyen parametreleri hesaplanmıştır. Geliştirilen yeni modelin, sadece panel etiketindeki teknik bilgileri kullanarak yaptığı çözümlemelerin, diğer yöntemlere göre daha başarılı sonuçlar verdiği ortaya konulmuştur.