The Effect of Partial Shading on the Power Produced by Photovoltaic (PV) Panels

Abstract

This study aims to analyze the effect of partial shading on the power produced by photovoltaic panels. Photovoltaic solar energy is an important clean and renewable source for electricity generation. However, the performance of PV panels is affected by several external factors such as temperature, irradiance, and shading. Therefore, this work focuses on partial shading as one of the main causes of power reduction in photovoltaic systems First, the basic concepts of photovoltaic energy and the main components of a PV system are presented. Then, the photovoltaic cell model and its electrical characteristics are discussed. The study uses MATLAB/Simulink simulation to investigate the behavior of the PV system under shading conditions. The results show that partial shading creates multiple peaks in the power-voltage characteristic, while bypass diodes protect shaded cells but modify the I-V and P-V curves. Therefore, advanced MPPT techniques are required to track the true global maximum power point. تهدف هذه الدراسة إلى تحليل تأثير التظليل الجزئي على القدرة المنتجة من الألواح الكهروضوئية. وتُعد الطاقة الشمسية الكهروضوئية مصدرًا مهمًا ونظيفًا ومتجددًا لتوليد الكهرباء. غير أن أداء الألواح الكهروضوئية يتأثر بعدة عوامل خارجية مثل درجة الحرارة، وشدة الإشعاع الشمسي، والتظليل. لذلك يركز هذا العمل على التظليل الجزئي باعتباره أحد الأسباب الرئيسية لانخفاض القدرة المنتجة في الأنظمة الكهروضوئية. في البداية، تم عرض المفاهيم الأساسية للطاقة الكهروضوئية والمكونات الرئيسية للنظام الكهروضوئي. بعد ذلك، تم التطرق إلى نموذج الخلية الكهروضوئية وخصائصها الكهربائية. وتعتمد الدراسة على المحاكاة باستعمال برنامج الماتلاب لدراسة سلوك النظام الكهروضوئي تحت ظروف التظليل. وقد أظهرت النتائج أن التظليل الجزئي يؤدي إلى ظهور عدة قمم في منحنى القدرة-الجهد، كما بينت أن الثنائيات الالتفافية تحمي الخلايا المظللة، لكنها تغير شكل منحنيي التيار-الجهد والقدرة-الجهد. لذلك، يتطلب تتبع نقطة القدرة العظمى الحقيقية استعمال تقنيات MPPT متقدمة. وتؤكد الدراسة ضرورة استعمال خوارزميات MPPT متقدمة لضمان استخراج القدرة القصوى الحقيقية.