Мустафаєв Олександр Васильович
начальник відділу
Український науково-дослідний інститут спеціальної техніки та судових експертиз СБ України
ORCID ID: 0009-0001-4088-1493

АНАЛІЗ ПАТТЕРНІВ ЕЛЕКТРИЧНИХ СИГНАЛІВ ФОТОЕЛЕКТРИЧНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ З МЕТОЮ ОЦІНКИ СТАНУ СОНЯЧНОЇ ПАНЕЛІ

Стрімкий ріст промислового виробництва та ґрунтовне дослідження  космічного простору, на фоні виснаження природних ресурсів і погіршення екологічної ситуації, вимагають пошуку нових методів енергозабезпечення, зокрема, використання відновлюваних джерел енергії. Серед таких джерел великий потенціал має сонячне випромінювання [1, 2].
Фотоелектричні перетворювачі або сонячні елементи є напівпровідниковими пристроями, які перетворюють сонячне випромінювання в електричний струм. Існують різні технології виготовлення сонячних елементів, які відрізняються фізичними принципами перетворення сонячного випромінювання в електричний струм та іншими деталями. З енергетичної точки зору найбільш ефективними є напівпровідникові фотоелектричні перетворювачі (ФЕП), оскільки це прямий, одноступінчатий перехід енергії [3, 4]. 
Аналітичні дослідження SolarPower Europe [2]  прогнозують, що у 2023-2024 рр. в усьому світі буде встановлено від 341 до 402 ГВт сонячної енергії. А до кінця десятиліття світ міг би встановлювати 1 ТВт сонячної енергії на рік, та досягти 800 ГВт на рік вже в 2027 році.
Дослідження паттернів електричних сигналів фотоелектричних перетворювачів для оцінки стану сонячної панелі є дуже важливим і актуальним питанням для подальшого розвитку ФЕП.
Аналіз паттернів електричних сигналів фотоелектричних перетворювачів може включати виявлення різних характерних особливостей, які допомагають оцінити стан сонячних панелей [5]. Провівши моніторинг існуючих результатів дослідження в даній тематиці,  виокремимо основні  паттерни, які можуть бути об’єктом аналізу:
-	амплітуда сигналу: зміни амплітуди сигналу можуть вказувати на знос або пошкодження фотоелектричних елементів;
-	частота та періодичність змін: зміни у частоті чи періодичності можуть свідчити про зміни у роботі сонячної панелі або обґрунтовувати потребу обслуговування;
-	форма сигналу: аналіз форми сигналу може виявити аномальні зміни, такі як затемнення, забруднення або дефекти в електричних лініях;
-	шум та аномалії: виявлення шуму чи несподіваних аномалій в сигналі може вказувати на несправності в системі;
-	температурні зміни: залежно від температурних змін можуть виникати характерні показники, які слід аналізувати для ефективності сонячної панелі;
-	зміни у вихідному струмі та напрузі: аналіз змін в електричних параметрах може надати інформацію про стан фотоелектричних елементів.
З метою візуалізації та кращого сприйняття перерахованих вище об’єктів аналізу, розглянемо патерни стосовно спектрального  розподілу  інтенсивності сонячного випромінювання при змінних вихідних  умовах (Рис.1 [3]).
Представлені криві АМ1 та АМ2 відображають спектральний розподіл сонячного  випромінювання на поверхні Землі, коли Сонце в зеніті і при куті між Сонцем  і  зенітом  60о,  відповідно.  При  цьому,  повна потужність  випромінювання – відповідно порядку 925 і 691 Вт/м2. Відмітимо, що характеристики  ФЕП  зазнають негативних змін із збільшенням температури, тому зазвичай тестування  проводяться  при  температурі 25 °C.

Рис.1 Розподіл інтенсивності сонячного випромінювання за спектром.
Таким чином, аналіз паттернів електричних сигналів фотоелектричних перетворювачів є важливим напрямом дослідження для оцінки стану сонячної панелі. Виявлення різних характеристичних особливостей може служити індикатором стану фотоелектричних елементів та дозволяє вчасно виявляти потенційні проблеми [6]. 
Крім цього, представляє дослідницький інтерес вирішення ключового питання стосовно обмеженої пропускної здатності  електромережі для глобального сонячного переходу, оскільки за даними  SolarPower Europe [2]  з 26 значущих сонячних країн 20 повідомляють про вузькі місця електромережі як про ключову перешкоду для розвитку сонячної енергетики.
Література
1.	Solar energy / Wikipedia, [Free Internet Encyclopedia].  http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_energy
2.	Провідна асоціація европейського фотоелектричного сектору - SolarPower Europe https://www.solarpowereurope.org/insights/market-outlooks/global-market-outlook-for-solar-power-2023-2027-1
3.	Photovoltaic energy, electricity from the sun: [Електронний ресурс] / Daniel Fraile, Marie Latour, Adel El Gammal, Michael Annett. // EPIA Publications. –vol.50.– april 2010. 
http://www.epia.org/publications/photovoltaic-publications-global-market-outlook.html
4.	В.П. Кожем’яко, В.Г. Домбровський, В.Ф. Жердецький, В.І. Малиновський і      Г.В. Притуляк. Аналітичний огляд сучасних технологій фотоелектричних перетворювачів для сонячної енергетики. 
https://oeipt.vntu.edu.ua/index.php/oeipt/article/view/239
5.	Кудря  С.О., Рєзцов В.Ф., Суржик Т.В., Яценко Л.В. та ін.   Атлас  енергетичного  потенціалу  відновлюваних  джерел енергії України 2010-2019рр. Інститут відновлюваної енергетики  НАН України,  –71 с.
6.	Dzhafarov  T.  Silicon  Solar  Cells  with  Nanoporous  Silicon  Layer  http://dx.doi.org/10.5772/51593.