УДК 621.311.243
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДЛИТЕЛЬНОГО ХРАНЕНИЯ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ
Институт транспортных систем и технологий НАН Украины, г. Днепропетровск, lavrich@westa-inter.com
Возобновляемая энергетика, в частности использование энергии солнца, в последние несколько лет показывает высокую динамику развития, и эта позитивная тенденция имеет все шансы иметь место и в дальнейшем. Поэтому оценка степени возможной деградации параметров солнечных батарей после длительного их хранения представляет определенный интерес, как для разработчиков, так и для пользователей солнечных батарей. С этой целью были проведены измерения остаточного ресурса солнечных батарей (27 шт.) типа БСК-2 производства Завода чистых металлов г. Светловодск, 1992 г. изготовления, находящихся на складском хранении в течение 20 лет. Батарея БСК-2 представляет собой 20 кремниевых фотоэлементов, соединенных последовательно и вмонтированных в корпус конфигурации 5´4 элемента. В соответствии с паспортными данными такая батарея может обеспечить напряжение на нагрузке U
9 при токе 35-50мА.
Для исследования текущих характеристик БСК была создана установка, блок-схема которой приведена на рис. 1.
Рис. 1 − Блок-схема измерительной установки: ИСИ – имитатор солнечного излучения, УРР – устройство регулирования режимов, БСК – батарея солнечная кремниевая, УУО – устройство управления освещением, УИТ – устройство измерения температуры, УОИ – устройство отображения и индикации
В качестве имитатора ИСИ использовалась лампа ДРТИ, дающая мощность Р=1000 Вт при напряжении U=235 В и токе I=14 А. Спектр светового излучения лампы близок к спектру солнечного излучения. Имитировались излучения с освещенностью 2,8×104 лк и 9,0×104 лк. Для измерения освещенности, создаваемого ИСИ, использовался фотоэлектрический люксметр Ю116 с диапазоном измерений 0, лк и пределом допустимой погрешности ±10% от измеряемой освещенности. Устройство измерения температуры (УИТ) позволяло измерять температуру на поверхности БСК бесконтактным способом.
Для каждой из батарей были измерены следующие параметры: максимальная мощность 
, напряжение холостого хода 
, напряжение на нагрузке 
, токи нагрузки 
и короткого замыкания 
. Результаты измерений приведены в таблице.
Таблица 1 − Результаты измерений параметров для каждой из батарей
Освещенность, лк |
|
|
|
|
|
2,8×104 | 98,7-240,5 | 6,7-9,3 | 4,7-6,5 | 21-37 | 35-55 |
9,0×104 | 153,9-434,5 | 7,8-9,7 | 5,7-7,9 | 27-55 | 60-130 |
Несмотря на то, что в режиме хранения солнечных батарей отсутствуют составные процессы деградации, связанные с активной работой устройства – электромиграция, локализация тока в областях микродефектов в кристалле, усталостные разрушения кристалла и элементов конструкции, которые являются доминирующими среди процессов, приводящих к отказам солнечных батарей, как показали результаты исследований, остаточный ресурс исследуемых батарей после 20-летнего хранения составил ~ 70 % при освещенности 9,0×104 лк и ~ 62 % при освещенности 2,8×104 лк, что сопоставимо с результатами аналогичных исследований [1] (20 лет хранения) – 80 % и [2] (6 лет хранения) – 86 %. Ресурс исследуемых батарей снизился на 30-38 % от планируемого. Исследуемые батареи теряли за год в среднем 1,5-1,8 % потенциальной способности генерации мощности. Для сравнения современные технологии изготовления солнечных батарей гарантируют около 1 % израсходования ресурса эксплуатируемых батарей за год. Нагрев батарей до температур 
привел к снижению напряжения на 
0,8-2,32В. Разброс результатов можно объяснить различием технологий изготовления, применяемых методов и средств исследования.
Выводы
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о влиянии длительного хранения на ресурс солнечных батарей, а, следовательно, о необходимости учета процессов деградации их параметров при построении радиоэлектронных систем на их основе.
ЛИТЕРАТУРА
1. Федухин надежности электронных устройств после длительного хранения [Текст] / // Математичнi машини i системи. – 2004. – №4. – С. 164–170.
2. Козлов аспекты солнечных батарей в Сибири [Текст] , , // Демидовские чтения. – Тамбов: ТГУ, 2006. – С. 234–238.
