Luận văn Tìm điểm công suất cuất cực đại của pin mặt trời

HUTECH
B GIÁO DC VÀ ÀO TO
TRNG I HC K THUT CÔNG NGH TP. HCM



NGUYN NGC TRUNG


TÌM IM CÔNG SUT CC I
CA PIN MT TRI .




LUN VN THC S
Chuyên ngành : Thit b, mng và nhà máy đin
Mã s ngành: 60 52 50







TP. H CHÍ MINH, tháng 07 nm 2012

HUTECH

B GIÁO DC VÀ ÀO TO
TRNG I HC K THUT CÔNG NGH TP. HCM

NGUYN NGC TRUNG



TÌM IM CÔNG SUT CC I
CA PIN MT TRI.


LUN VN THC S
Chuyên ngành : THIT B , MNG VÀ NHÀ MÁY IN
Mã s ngành: 60 52 50


HNG DN KHOA HC: TS. TRNG VIT ANH



TP. H CHÍ MINH, tháng 07 nm 2012

HUTECH

CÔNG TRÌNH C HOÀN THÀNH TI
TRNG I HC K THUT CÔNG NGH TP. HCM



Cán b hng dn khoa hc : TS. TRNG VIT ANH

Lun vn Thc s đc bo v ti Trng i hc K thut Công ngh TP.
HCM ngày 14 tháng 07 nm 2012

Thành phn Hi đng đánh giá Lun vn Thc s gm:
(Ghi rõ h, tên, hc hàm, hc v ca Hi đng chm bo v Lun vn Thc s)

1. TS. Hunh Châu Duy - Ch tch
2. PGS. TS. inh Thành Vit - Phn bin 1
3. TS. Ngô Cao Cng - Phn bin 2
4. . TS. Trn Vnh Tnh - U viên
5. PGS. TS. Quyn Huy Ánh - U vin, Th ký

Xác nhn ca Ch tch Hi đng đánh giá Lun sau khi Lun vn đã đc
sa cha (nu có).

Ch tch Hi đng đánh giá LV
HUTECH

TRNG H K THUT CÔNG NGH TP. HCM

PHÒNG QLKH - TSH
CNG HÒA XÃ HI CH NGHA VIT NAM

c lp - T do - Hnh phúc

TP. HCM, ngày .… tháng… nm 2011

NHIM V LUN VN THC S

H tên hc viên: NGUYN NGC TRUNG Gii tính: Nam
Ngày, tháng, nm sinh: 09 - 06 - 1965 Ni sinh: TP HCM
Chuyên ngành: Thit b , mng và Nhà máy đin . MSHV: 1081031028

I- TÊN  TÀI:
TÌM IM CÔNG SUT CC I CA PIN MT TRI.

II- NHIM V VÀ NI DUNG:
- Ni dung : Tìm đim công sut cc đi ca pin mt tri
- Phng pháp nghiên cu : Mô phng
- Kt qu đt đc : Thc hin đc mô phng gii thut tìm đim công sut cc
đi ca pin mt tri

III- NGÀY GIAO NHIM V: 15 - 09 - 2011

IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIM V: 15 - 06 -2012

V- CÁN B HNG DN: TS . TRNG VIT ANH

CÁN B HNG DN KHOA QUN LÝ CHUYÊN NGÀNH



TS. TRNG VIT ANH
HUTECH


i

LI CAM OAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cu ca riêng tôi. Các s liu, kt
qu nêu trong Lun vn là trung thc và cha tng đc ai công b trong bt k
công trình nào khác.
Tôi xin cam đoan rng mi s giúp đ cho vic thc hin Lun vn này đã
đc cm n và các thông tin trích dn trong Lun vn đã đc ch rõ ngun gc.
Hc viên thc hin Lun vn



Nguyn Ngc Trung










HUTECH


ii

LI CÁM N

Tôi xin chân thành cm n TS.Trng Vit Anh – Phó Trng khoa đin –
đin t – Trng i Hc S Phm K thut Tp.HCM, ngi thy đã ht lòng ch
bo, hng dn, truyn đt nhng kin thc chuyên môn cng nh nhng kinh
nghim nghiên cu trong sut thi gian hc tp và thc hin lun vn này.

Xin chân thành cm n Ban Giám Hiu, Ban ch nhim khoa C - in –
in t, Phòng qun lý sau đi hc ca Trng i Hc K thut Công ngh
Tp.HCM đã to nhng điu kin tt nht v vt cht ln tinh thn đ chúng tôi
hoàn thành tt lun vn này.
Xin chân thành cám n đn tt c Quí Thy, Cô ca Trng i Hc K
thut Công ngh Tp.HCM đã ging dy, trang b cho tôi nhng kin thc rt b
ích và quí báu trong sut quá trình hc tp cng nh nghiên cu sau này.

Xin cm n bn bè, đng nghip và đc bit là nhóm thc nghim chung
Trng i Hc S Phm K thut Tp.HCM và Trng i Hc K thut Công
ngh Tp.HCM di s hng dn ca Thy Trng Vit Anh nhng ngi luôn
giành nhng tình cm sâu sc nht, giúp đ và khuyn khích tôi đ cùng nhau vt
qua mi khó khn trong sut quá trình thc hin lun vn này.
Xin cm n Gia đình đã to mi điu kin đ tôi yên tâm hc tp tt trong
sut thi gian va qua.
Xin cm n Ban Giám Hiu Trng Cao đng Giao thông Vn ti TPHCM
và tt c bn bè thân thuc đã đng viên, to điu kin thun li và h tr cho tôi
rt nhiu trong quá trình hc tp, công tác cng nh trong sut thi gian thc hin
lun vn.



TP.H Chí Minh, tháng 06 nm 2012
Ngi thc hin
Nguyn Ngc Trung

HUTECH


iii

TÓM TT
Nghiên cu này trình bày phng pháp tìm đim làm vic có công sut cc đi ca
pin mt tri (MPPT) bng gii thut INC. Tác gi s dng Matlab/Simulink đ xây
dng mô hình pin mt tri và mô phng gii thut và s dng thc nghim đ kim
tra gii thut.
Kt qu mô phng và thc nghim cho thy s cn thit phi s dng MPPT trong
h thng pin mt tri và bng vic s dng gii thut INC, h thng đã nhanh
chóng đa pin mt tri vào làm vic ti đim có công sut ti u.

HUTECH


iv

ABSTRACT
This study presents the Maximum Power Point Tracking (MPPT) technique of
Photovoltaic by INC Algorithm. The author uses Matlab / Simulink for modeling
and simulation of solar cells and the Algorithm.
The simulation results and experiment shows the need to use MPPT solar system
and by using the INC algorithm, the system was quickly put photovoltaic to work at
optimum power point .

HUTECH


v

MC LC

TRANG

Li cam đoan i
Li cám n ii
Tóm tt iii
Mc lc v
Danh sách các ch vit tt vii
Danh sách các bng vii
Danh mc các biu đ, đ th, s đ, hình nh viii

Ni dung lun vn
Chng 1 1
TNG QUAN 1
1.1 Tng quan chung v lnh vc nghiên cu, các kt qu nghiên cu trong và
ngoài nc đã công b 1
1.2. Mc đích ca đ tài 1
1.3. Nhim v ca đ tài và gii hn đ tài 4
1.4. Phng pháp nghiên cu 4
1.5. Nidung lun vn 5
Chng 2 6
C S LÝ THUYT 6

2.1 Mô hình pin mt tri 6
2.2. B chuyn đi DC/DC boost converter 13
2.3. im làm vic cc đi ca Pin mt tri 16
2.4. Các phng pháp tìm đim cc đi ca pin mt tri ph bin 21
2.4.1. Phng pháp đin áp hng s 21
2.4.2. Phng pháp P&O (Perturb and Observe) 22
Chng 3 25
CHN GII THUT B DÒ IM CÔNG SUT CC I CA PIN MT
TRI 25
3.1. Phng pháp INC (Incremental Conductance) 25
HUTECH


vi

3.2. Mô hình mô phng gii thut 27
3.2.1. Mô hình Pin mt tri 28
3.2.2. Gii thut INC 31
Chng 4 33
KT QU MÔ PHNG 33
4.1. Mô hình pin mt tri 33
4.2. Gii thut MPPT 35
Chng 5 42
KT QU THC NGHIM 42
5.1. Mô hình thc nghim 42
5.2. Kt qu thc nghim 50
Chng 6 54
KT LUN VÀ HNG PHÁT TRIN CA  TÀI 54
6.1. Kt lun 54
6.2. Hng phát trin ca đ tài 54

TÀI LIU THAM KHO 56
PH LC






HUTECH


vii

DANH MC CÁC T VIT TT

PV : PhotoVotaic : Pin quang đin ( pin mt tri )
MPPT : Maximum Power Point Tracking : Dò tìm đim cc đi
P&O : Perturb and Observe : Phng pháp nhiu lon và quan sát
INC : Incremental Conductance : Phng pháp INC
NOCT : Normal Control Ttemperature : Nit đ vn hành bình thng


DANH MC CÁC BNG
TRANG
Bng 3.1. Thông s ca pin mt tri thng mi MSX 60 ti 1 kW/m
2
, 25
o
C 29
Bng 3.2 Thông s ca pin mt tri thng mi WN-15 ti 1 kW/m

2
, 25
o
C 43

HUTECH


viii

DANH MC CÁC BIU ,  TH, S  , HÌNH NH
TRANG
Hình 1.1. Phân b tng s gi nng 3 tháng 1,2,3 nm 2011 2
Hình 1.2. Bc x mt tri ti ba thành ph tiêu biu nm 2010 2

Hình 2.1. Mch đin tng đng ca pin mt tri 8
Hình 2.2. Mô hình pin mt tri lý tng 9
Hình 2.3. Mô đun pin mt tri 10
Hình 2.4. c tuyn I-V vi các bc x khác nhau 12
Hình 2.5. c tuyn P-V vi các bc x khác nhau 12
Hình 2.6. S đ nguyên lý mch boost 13
Hình 2.7. Mch đin khi S đóng 14
Hình 2.8. Dng sóng đin áp và dòng đin trên cun dây L khi S đóng 14
Hình 2.9. Mch đin khi S m 15
Hình 2.10. Dng sóng đin áp và dòng đin trên L khi S m 15
Hình 2.11. c tuyn I-V, P-V ca pin mt tri vi đim công sut cc đi 17
Hình 2.12. Các đim MPP di các điu kin môi trng thay đi 17
Hình 2.13 S đ khi ca h thng MPPT tiêu biu 18
Hình 2.14. B DC/DC giúp hút công sut cc đi t pin mt tri 19
Hình 2.15. Gii thut MPPT da trên các đin áp hng s 22

Hình 2.16. c tính ca pin mt tri 23
Hình 2.17.  th PV khi bc x thay đi và s làm vic tìm đim cc đi ca
phng pháp P&O 23
Hình 2.18 Gii thut P&O 24
Hình 3.1.  dc (dP/dV) ca PV 26
Hình 3.2. Gii thut InC 27
Hình 3.3. Mô hình pin mt tri đc xây dng trong Matlab/Simulink 28
Hình 3.4. Mô hình pin mt tri thu gn 28
Hình 3.5. Bng thông s đu vào ca pin mt tri 29
Hình 3.6. c tuyn I-V, P-V vi các bc x khác nhau (Nhit đ pin 25
o
C) 30
HUTECH


ix

Hình 3.7. c tuyn I-V, P-V vi nhit đ vn hành khác nhau (bc x 1kW/m
2
) 30
Hình 3.8. B phn đo đin áp và dòng đin 31
Hình 3.9. Gii thut INC đc xây dng trong Matlab & Simulink 31
Hình 3.10. Mô hình mô phng đc tuyn pin mt tri 32
Hình 3.11. Mô hình mô phng gii thut 32
Hình 4.1. Bc x mt tri 33
Hình 4.2. c tuyn PV ca pin mt tri 34
Hình 4.3. c tuyn IV ca pin mt tri 35
Hình 4.4. in áp làm vic ca pin mt tri 36
Hình 4.5. Dòng đin làm vic ca pin mt tri 36
Hình 4.6. Công sut làm vic ca pin mt tri 37

Hinh 4.7. in áp làm vic ca pin mt tri tng ng vi công sut thu đc 37
Hình 4.8. Bc x mt tri thay đi nhanh 39
Hình 4.9. in áp làm vic ca pin mt tri 39
Hình 4.10. Dòng đin làm vic ca pin mt tri 40
Hình 4.11. Công sut làm vic ca pin mt tri 40
Hinh 4.12. in áp làm vic ca pin mt tri tng ng vi công sut thu đc 41
Hình 5.1. Mô hình thc nghim 42
Hình 5.2. Pin mt tri và thông s ca nhà sn xut 43
Hình 5.3. S đ mch công sut và b phn đo lng dòng đin 44
Hình 5.4.S đ nguyên lý mch điu khin 45
Hình 5.5. S đ mch in mch điu khin 46
Hình 5.7. Mch điu khin và mch công sut thi công 47
Hình 5.8. Lu đ chng trình chính 48
Hình 5.9 Lu đ chng trình MPPT 49
Hình 5.10. in áp và công sut và dòng đin pin mt tri 52
Hình 5.11.  rng xung kích Mosfet 52
Hình 5.12. Cng đ sáng ca ti là bóng đèn 20W 52
HUTECH


x

Hình 5.13. in áp trên ti và dòng đin chy qua ti 52
Hình 5.14. in áp pin mt tri 53
Hình 5.15. in áp pin mt tri 53

HUTECH


1

Chng 1
TNG QUAN
1.1. Tng quan chung v lnh vc nghiên cu, các kt qu nghiên cu trong
và ngoài nc đã công b
Ngày nay, nhu cu s dng các ngun nng lng tái to đang tng lên mnh
m do bi các ngun nng lng hóa thch đang dn cn kit và chúng gây ra
nhng hu qu v môi trng nh hiu ng nhà kính, l lt… Trong các ngun
nng lng tái to nh nng lng sinh khi, nng lng đa nhit, gió, thy đin
nh, nng lng mt tri đang dn tr nên rt ph bin bi vì chúng có nhiu u
đim trong phng pháp phát đin, chi phí bo dng thp, an toàn cho ngi s
dng, không gây ô nhim môi trng và đc bit ngun tài nguyên này cc k ln.
Tng tiêu th nng lng ca con ngi trên th gii hin ti (tính tng cng
tt c các loi nng lng nh du ha, than đá, thy đin, v.v.) khong 15 nghìn t
watt, tc là ch bng khong 1/5000 công sut d tr ca nng lng mt tri cho
trái đt. Trong s 15 nghìn t watt công sut nng lng mà con ngi đang dùng,
thì có đn 37% là t du ha, 25% là than đá, và 23% là khí đt (tng cng ba th
này đã đn 85%), là nhng ngun nng lng cn kit nhanh chóng và không phc
hi li đc .
Vi tc đ khai thác hin ti, thì các ngun nng lng hóa thch s gn nh
ht đi trong th k 21. Tng lai nng lng ca th gii không th nm  nhng
ngun này, mà phi nm  nhng ngun nng lng tái to (renewable energy), ví
d nh nng lng gió và thy nng. Nhng tng cng d tr ca tt c các ngun
khác này (trong đó ch yu là gió) ch bng khong 1 phn trm ngun d tr nng
lng mt tri. Bi vy có th nói tng lai nng lng ca th gii chính là nng
lng mt tri.
 Vit Nam, v trí đa lý đã u ái cho chúng ta mt ngun nng lng tái to
vô cùng ln, đc bit là nng lng mt tri. Nm gn đng xích đo, Vit Nam
HUTECH

2

nm trong khu vc có cng đ bc x mt tri tng đi cao, nng lng bc x
mt tri trung bình đt 4 đn 5kWh/m
2
mi ngày[1].

Hình 1.1. Phân b tng s gi nng 3 tháng 1,2,3 nm 2011
[1]

Hình 1.2. Bc x mt tri ti ba thành ph tiêu biu nm 2010
[3]

Tuy nhiên, vi tim nng ln song nng lng mt tri li đang gp nhng
rào cn ln v k thut và các rào cn khác. Rào cn k thut là mt trong nhng
HUTECH


3

thách thc ln cho vic s dng pin mt tri hin nay do bi giá thành cao và hiu
sut chuyn đi nng lng còn thp. Giá ca mt mô đun pin mt tri khong
3.5$/Wp và nu tính c chi phí lp đt h thng thì khong 7$/Wp dn đn giá
thành đin nng phát ra còn rt cao khong 0.25 – 0.65 $/kWh gp gn 5 ln đin
nng phát ra dùng ngun nng lng hóa thch [2]. Ngoài ra còn các rào cn khác
nh thiu s h tr v chính sách ca chính ph, nhn thc ca mi ngi v nng
lng, s tham gia ca các t chc cá nhân vào các d án phát trin ngun nng
lng tái to.
 khc phc nhng rào cn đó, đc bit là liên quan đn giá thành và hiu

sut ca pin mt tri rt nhiu gii pháp đã đc thc hin. Ví d nh liên quan đn
giá thành ca pin mt tri, các nhà nghiên cu và sn xut đã phát trin công ngh
sn xut pin theo hng hin đi, liên quan đn vic ci thin hiu sut chuyn đi
nng lng có hai phng pháp ch yu đó là ci thin hiu sut ca pin da trên
công ngh sn xut pin và ci thin phng pháp s dng pin mt tri.
Phng pháp th nht, các nhà nghiên cu đã và đang tìm ra rt nhiu các
phng pháp nhm nâng cao hiu sut ca pin mt tri nh dùng vt liu mi, thm
chí là phng pháp phát đin mi. Phng pháp th hai có th đc thc hin bng
cách s dng b thu nng lng tp trung đ hút đc bc x cc đi hoc s dng
b dò đim công sut cc đi đ đm bo pin mt tri luôn vn hành  điu kin ti
u và công sut pin s đt đc cc đi.
Trên th gii và trong nc đã có nhiu nghiên cu v h thng pin mt tri.
Ch yu v các lnh vc nh:
n đnh và nâng cao đin áp phát ra ca h thng pin mt tri [5,6]
Các phng pháp điu khin nhm đa h thng pin mt tri làm vic ti
đim công sut cc đi [16-26].
Các phng pháp nghch lu nhm ci thin cht lng đin trong h thng
nng lng mt tri [4-15].
HUTECH


4

Các phng pháp ngn nga hin tng Islanding cho h thng pin nng
lng mt tri [12,13].
Các phng pháp điu khin công sut tác dng, công sut phn kháng và
dòng đin bm vào li ca h thng pin mt tri ni li [12,13].
1.2. Mc đích ca đ tài
 tài tp trung nghiên cu các phng pháp tìm đim làm vic cc đi ca
pin mt tri. Trên các đc tuyn ca pin mt tri, tn ti mt đim vn hành ti u

ni mà công sut nhn đc t pin mt tri là cc đi. Tuy nhiên, đim vn hành
ti u này không c đnh mà nó thay đi theo các điu kin môi trng đc bit là
bc x mt tri và nhit đ pin. Vì vy tìm đim làm vic cc đi (MPPT) ca pin
mt tri là mt phn không th thiu ca h thng pin mt tri đ đm bo rng các
mô đun pin mt tri luôn vn hành trong điu kin ti u.
Có rt nhiu phng pháp MPPT đã đc nghiên cu và công b. Các
phng pháp khác nhau  nhiu khía cnh nh mc đ phc tp, thông s đo
lng, s lng cm bin yêu cu, tc đ chuyn đi và giá thành.  tài s nghiên
cu các phng pháp MPPT. Mc đích ca nghiên cu ca đ tài là đ xut
phng pháp MPPT ti u vi kh nng đáp ng di các điu kin môi trng
bc x thay đi và có th thc hin mô hình vt lý vi chi phí thp.
1.3. Nhim v ca đ tài và gii hn đ tài

- Nghiên cu phân tích mô hình pin mt tri, phân tích các đc tuyn I-V, P-
V ca pin mt tri, s ph thuc các đc tính ca pin mt tri di các điu kin
môi trng.
- Phân tích tính cn thit ca đim làm vic cc đi ca pin mt tri.
- Nghiên cu các gii thut MPPT ca pin mt tri, đ xut phng pháp
MPPT kh dng.
- Dùng phn mm Matlab/Simulink nghiên cu mô hình mô dò tìm đim
làm vic cc đi ca phng pin mt tri.
HUTECH


5

- Thit k thi công b MPPT kim tra gii thut.
1.4. Phng pháp nghiên cu
- Thu thp tài liu liên quan đn đ tài nghiên cu.
- Nghiên cu các mô hình toán hc ca pin mt tri.  ngh mô hình tính

toán c th.
- Nghiên cu b tng áp DC- DC
- Thc hin mô hình mô phng pin mt tri và các gii thut MPPT.
- Thit k thi công b MPPT kim tra gii thut đ xut.
- Phân tích các kt qu nhn đc và các kin ngh.
- ánh giá tng quát toàn b bn lun vn.
-  ngh hng phát trin ca đ tài.
1.5. Ni dung lun vn:
Chng 1: Tng quan
Chng 2: C s lý thuyt
Chng 3: Chn gii thut b dò tìm đim công sut cc đi
Chng 4 : Kt qu mô phng
Chng 5: Kt qu thc nghim
Chng 6: Kt lun và hng phát trin ca đ tài






HUTECH


6

Chng 2
C S LÝ THUYT

2.1. Mô hình pin mt tri
T khi hiu ng quang đin đc phát hin bi nhà vt lí Edmund Becquere

nm 1838 và pin mt tri đu tiên đc phát minh bi Charles Fritts vào nm
1883, k thut pin mt tri (PV) đã phát trin đáng k. S phát trin đó là: ci
thin hiu sut chuyn đi nng lng, thúc đy quá trình sn xut, gim chi
phí sn xut và thm chí cng gii thiu ca mt s th h mi ca PV. Quá
trình phát trin k thut PV đc mô t trong hình 1.4. Hin nay, hiu sut cao
nht ca PV (khong 40%) đã đt đc trong phòng thí nghim. Tuy nhiên,
hiu sut module PV thng mi còn thp, khong 15%. Vic gim chi phí sn
xut ln cng đt đc.
Hiu sut pin là t s ca nng lng đin t ánh sáng mt tri. Vào bui
tra mt ngày tri trong, ánh mt tri ta nhit khong 1000 W/m². Trong đó,
10% hiu sut ca 1 module 1 m² cung cp nng lng khong 100 W. Hiu
sut ca pin mt tri thay đi t 6% t pin mt tri làm t silic không thù hình,
và có th lên đn 30% hay cao hn na, s dng pin có nhiu mi ni nghiên
cu trong phòng thí nghim.
Có mt s loi pin mt tri nh: đn tinh th, đa tinh th, vô đnh hình,
nhiu mi ni, t bào nng lng mt tri hu c và pin mt tri màng mng,
và mt s loi khác.
Tuy nhiên, nhìn chung pin thng mi đc phân thành 3 th h:
a) Th h đu tiên: lát silic (đn và đa tinh th).
b) Th h th hai: màng mng (cadmium telluride [CdTe], copper indium
gallium diselenide [CIGS], và amorphous silicon [a-Si]).
c) Th h th ba: polyme/hu c, quang đin hóa.
HUTECH


7

Pin mt tri sn xut trc tip đin mt chiu (DC) khi hp th photon t
ánh sáng mt tri. Có nhiu ng dng s dng đin DC t các mô-đun này. Tuy
nhiên, hin nay vic đin DC chuyn thành đin AC và hòa đng b vào li

đin đang rt phát trin vì li ích và nhu cu nng lng. Nhìn chung, các ng
dng ca pin mt tri có th đc phân loi thành hai nhóm: nhóm đc lp và
h thng kt ni li đin.
H thng đc lp thng đc s dng trong khu vc vùng sâu, vùng xa, hi
đo. H thng này thng bao gm mt s thành phn: nng lng mt tri, c
quy d tr và b điu khin. Bin tn cng có th đc s dng đ chuyn đi
đin DC thành AC. B điu khin là thành phn quan trng, đc bit là điu
khin quá trình np, x c quy d tr và ngn chn vic sc quá mc hay x quá
mc. Ban ngày, pin mt tri cung cp đin cho ti và sc cho c quy d tr và
ban đêm ch có c quy cung cp đin cho ti.
V cu to pin mt tri bao gm mt lp tip xúc bán dn p-n có kh nng
bin đi trc tip nng lng bc x mt tri thành đin nh hiu ng quang
đin đc gi là pin mt tri. Khi ánh sáng chiu ti pin mt tri, nng lng t
ánh sáng (các photon) to ra các ht mang đin t do, đc tách ra bi đin
trng. in áp đc to ra và đo đc ti các đim tip xúc bên ngoài, vì vy
ta đo đc giá tr dòng quang đin khi có ti kt ni vào. Dòng quang đin đc
to ra trong pin mt tri và t l thun vi cng đ bc x.
Pin quang đin (pin mt tri) tiêu biu cho thit b chuyn đi c bn nng
lng mt tri thành nng lng đin. Cng đ nng, nhit đ ca t bào
quang đin và đin áp vn hành nh hng ln đn đc tính công sut và dòng
đin ngõ ra ca pin mt tri.
Ngày nay, quang đin vn là ngun nng lng tng đi đt tin. Vì vy,
điu quan trng là phi s dng pin mt tri đúng cách đ đt đc công sut
ti đa.  đt đc điu này, các tm pin mt tri thng đc b trí  mt v
trí c đnh và nghiêng v phía Nam đ ti u hóa vic sn xut nng lng hàng
ngày và bui tra. S đnh hng tm pin c đnh cn đc chn cn thn đ
HUTECH


8

nhn đc nng lng cc đi theo mùa trong nm. Khi cn, có th điu chnh
hng đt pin theo đnh k. C bn, các tm pin có mt đim hot đng ti u
gi là đim công sut cc đi (MPP) . ó là mt đim mà các tm pin có th
phát công sut ti đa t ánh sáng mt tri.
Mch đin tng đng ca pin mt tri đc cho nh hình 2.1.

Hình 2.1. Mch đin tng đng ca pin mt tri
Mch đin gm có dòng quang đin I
PH
, đit, đin tr dòng rò R
SH
và đin tr
ni tip R
S
, đc tuyn I-V ca pin đc mô t bng biu thc 2.1 [3, 27]:
 
S
ph s
C SH
V IR
q
I I I exp( V IR) 1
kT A R
 

    
 
 
(2.1)

Trong đó:
I
PH
: dòng quang đin (A)
I
S
: dòng bão hòa (A)
q: đin tích ca electron, q = 1,6x10
-19
C
k: hng s Boltzmann’s, k =1,38x10
-23
J/K
T
C
: nhit đ vn hành ca pin (K)
A: h s lý tng ph thuc vào công ngh ch to pin, ví d công ngh Si-
mono A=1.2, Si-Poly A = 1.3…
Dòng quang đin I
PH
ph thuc trc tip vào bc x mt tri và nhit đ ca
pin [3, 27]:
HUTECH


9




PH SC I C Ref
I I K T T
   
 
 
(2.2)
Trong đó:
I
SC
: dòng ngn mch ti nhit đ tiêu chun 25
O
C (A) và bc x 1kW/m
2

K
I
: h s dòng đin ph thuc vào nhit đ (A/
O
C)
T
C
: Nhit đ vn hành ca pin mt tri (
0
K)
T
REF
: Nhit đ tiêu chun ca pin mt tri (
0
K)
: Bc x mt tri (kW/m

2
)
Mt khác, dòng bão hòa I
S
là dòng các ht ti đin không c bn đc to ra
do kích thích nhit. Khi nhit đ ca pin mt tri tng dòng bão hòa cng tng theo
hàm m [3, 27]:
3
C G
S RS
Ref Ref C
T qE 1 1
I I exp
T kA T T
 
   
  
 
   
   
 
(2.3)
Trong đó:
I
RS
: Dòng đin ngc bão hòa ti nhit đ tiêu chun (A)
E
G
: Nng lng l trng ca cht bán dn
i vi pin mt tri lý tng, đin tr dòng rò R

SH
= ∞, R
S
= 0. Khi đó mch
đin tng đng ca pin mt tri đc cho bi hình 2.2:

Hình 2.2. Mô hình pin mt tri lý tng
Khi đó, biu thc (2.1) có th đc mô t nh biu thc 2.4.
HUTECH


10

PH S
C
qV
I I I exp 1
KT A
 
 
  
 
 
 
 
(2.4)

Và dòng bão hòa ngc tiêu chun có th đc biu din nh biu thc 2.5.
SC
RS

OC
Ref
I
I 1
qv
exp
kAT
 
 
 
 
(2.5)

Thông thng, công sut ca pin mt tri khong 2W và đin áp khong
0.5V. Vì vy, các pin mt tri đc ghép ni vi nhau theo dng ni tip - song
song đ sinh ra lng công sut và đin áp đ ln. Mch đin tng đng ca mô
đun pin mt tri gm có N
P
nhánh song song và N
S
pin ni tip đc mô t nh
hình 2.3.

Hình 2.3. Mô đun pin mt tri
HUTECH


11

Mch đin hình 2.3 đc miêu t bi biu thc:

P PH P S
S C
Qv
I N I N I exp 1
N kT A
 
 
  
 
 
 
 
(2.6)
Pin mt tri chuyn mt phn bc x mt tri trc tip thành nng lng đin,
nhng mt phn đó chuyn thành nhit cng vi pin mt tri có màu d hp th
nhit nên nhit đ vn hành ca pin có th cao hn nhit đ môi trng. Nhit đ
ca pin di các điu kin khác nhau có th đc đánh giá qua nhit đ vn hành
bình thng (NOCT). Nhit đ vn hành bình thng đc đnh ngha là nhit đ
ca pin di điu kin môi trng 20
o
C, bc x mt tri 0.8 kW/m
2
, tc đ gió < 1
m/s.
Công thc sau đc s dng đ tính toán s khác nhau gia nhit đ môi
trng (T
Amb
) và nhit đ vn hành ca pin mt tri (T
C
):

NOCT
C Amb
T 20
T T
0,8

 
  
 
 
(2.7)
c tuyn I-V tng ng vi tng bc x nht đnh đc mô t nh hình 2.4
và hình 2.5.