Study of the effect of operating condition changes on the performance of photovoltaic cells

Abstract

This master's dissertation investigates the effect of changing operating conditions on photovoltaic (PV) cell performance, including temperature, irradiance, dust, shading, humidity, short circuits, and degradation. Using theoretical modeling and experimental validation with a DC-DC buck-boost converter for real-time I-V curve extraction, the study shows that rising temperatures reduce voltage, while lower irradiance decreases current. Dust accumulation and humidity cause light scattering and increased internal losses, reducing power output. Partial shading introduces multiple peaks in P-V curves, complicating maximum power point tracking (MPPT). Short circuits lead to rapid power loss, and long-term degradation shifts the maximum power point toward lower voltages. The findings confirm that environmental factors significantly reduce efficiency and maximum power. The study concludes that regular maintenance, MPPT implementation, bypass diodes, and environmental protection are essential for ensuring system longevity and optimal performance under diverse climatic conditions تبحث هذه الرسالة في تأثير تغير ظروف التشغيل على أداء الخلايا الكهروضوئية، بما في ذلك درجة الحرارة، والإشعاع الشمسي، والغبار، والتظليل، والرطوبة، والدوائر القصيرة، والتدهور. باستخدام النمذجة النظرية والتحقق التجريبي مع محول DC-DCخافض-رافع لاستخراج منحنى التيار-الجهد في الوقت الحقيقي، تُظهر الدراسة أن ارتفاع درجات الحرارة يقلل الجهد، بينما يؤدي انخفاض الإشعاع الشمسي إلى انخفاض التيار. يتسبب تراكم الغبار والرطوبة في تشتت الضوء وزيادة الخسائر الداخلية، مما يقلل من إنتاج الطاقة. يُدخل التظليل الجزئي قم ًما متعددة في منحنيات القدرة-الجهد، مما يُعقد تتبع نقطة القدرة القصوى. تؤدي الدوائر القصيرة إلى فقدان سريع للطاقة، ويؤدي التدهور طويل الأمد إلى إزاحة نقطة القدرة القصوى نحو جهود أقل. تؤكد النتائج أن العوامل البيئية تقلل بشكل كبير من الكفاءة والقدرة القصوى. تخلص الدراسة إلى أن الصيانة الدورية، وتطبيق تقنية تتبع نقطة القدرة القصوى ) ،(MPPTواستخدام ثنائيات التجاوز، وحماية البيئة، أمو ٌر ضرورية لضمان عمر أطول للنظام وأدائه الأمثل في ظل ظروف مناخية متنوعة