Solar Cells Performance Reduction under the Effect of Dust in Jazan Region

Abstract

The accumulation of dust on the solar cells panels worsens the situation and lowers the efficiency of the solar cells day by day especially in the regions known by their high rate of dust, low frequency and intensity of rain. The accumulated dust on the solar cells panel blocks the cells from the sun's rays and act as a screening effect as shown by the calculated spectral transmittance of dust which decreases the performance of the solar cells over time until the cell panels are cleaned manually or by rain. The tilt angle of the solar cell panels affects considerably the amount of accumulated dust on the surface of the panels.The study focuses on the effects of dust accumulation on photovoltaic solar panels in Jazan region. The effect is tested in outdoor measurements and it was found that regular dust accumulation reduces the solar cells efficiency by about 10% for an exposure time of 16 weeks. Moreover the tilted panel with an angle of 30° receives more dust than the panel tilted by 50° which means higher efficiency loss for the lower tilted panel. The efficiency loss is significant of large of annual monetary losses. This study can be considered as a reference to predict the level of degradation of any photovoltaic system that might be installed in the Jazan region and also to estimate the real cost include the cost of the solar panel cleaning.

Projeto de um Estimador de Perdas por Sujidade em Módulos Fotovoltaicos Utilizando Modelo Preditivo

“…As figuras apresentam as medições em função do horário local, sendo que a primeira medição ocorreu logo após as 07:30h e o teste se encerrou por volta das 16h. Uma vez definida a irradiância aproveitada pelos módulos (Gac) através de (6), o sistema de estimação calcula a "potência elétrica disponível", ou seja, a potência que o sistema elétrico deveria ter demandado dos módulos fotovoltaicos. Isso tem como objetivo realizar uma separação entre as perdas por sujidades e as perdas decorrente de incompatibilidades que possam existir nos sistemas elétricos da unidade de geração.…”

“…Onde ISRef é a corrente de saturação do diodo na temperatura de referência, determinada conforme (6) B. Modelo para estimação da irradiância O sistema de estimação baseia-se no modelo da célula fotovoltaica apresentado em (5), no qual o módulo recebe irradiação direta e entrega energia elétrica. Portanto, reorganizando os termos em (5) em função da irradiância, que passa a ser denominada de irradiância calculada (Gac), obtémse o modelo proposto neste artigo.…”

“…Isso acontece porque o sistema não possui dispositivos de correção para as variações das resistências internas do módulo. Essa falha pode ser grave, pois o erro apresentado situa-se justamente em uma região na qual as perdas por sujidade tendem a se concentrar [5][6][7]. Como as resistências não podem ser medidas, nem tão pouco calculadas em uma unidade de geração convencional em funcionamento, torna-se necessário a implementação de métodos para a estimação dinâmica de Rs.…”

“…As perdas por sujidades podem variar de 2% até 25%, mantendo uma média de 5%. Por isso, o depósito de sujidades sobre os módulos tem sido objeto de pesquisas sob diversos aspectos: qualitativo, quantitativo e econômico [4][5][6][7][8][9][10][11].…”

A Study on the Self-Sustaining Solar Module by Utilizing Solar Cell from Non-Degradable Waste

“…Degradation rate of solar panel is very important to be understood as it could reduce the performance of solar panel which is based on the measurement of electrical parameters rated by the maximum power, maximum current, maximum voltage, short circuit current and open circuit voltage, fill factor and the experimental I-V and P-V characteristics [14]. The performance of solar module can be referred as the ability of glass cover to allow radiation to penetrate through the collection surface [15]. Degradation rate of solar panel can be affected by two sources, which are environmental source and intrinsic source.…”