Numerical and experimental characterization of Philae's photovoltaic balcony panel

The aim of this thesis is to develop an experimental apparatus capable of characterize the photovoltaic balcony panel of Philae, the lander of the Rosetta mission that landed on the 67P/Churyumov-Gerasimenko comet in November 2014. This apparatus is made up of an acquisition board that charges a capacitor from zero to the maximum voltage of the panel and acquires its current and voltage outputs. The experimental data have been validated with a numerical model that calculates the I-V curve of the panel starting from few known parameters such as temperature, solar radiation and shadow ratio. Since Philae landed in a non-ideal orientation, a particular focus has been put on the cell shadowing phenomenon. The results obtained show that the numerical and the experimental curves match perfectly and they demonstrate the important effects that partial shadow has on the panel efficiency.

Lo scopo di questa tesi è di sviluppare un apparato sperimentale atto alla caratterizzazione di un pannello fotovoltaico di Philae, il lander della missione dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA) Rosetta che è atterrato sulla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko nel Novembre 2014. L'apparato sperimentale sviluppato acquisisce i valori di corrente e voltaggio del pannello caricando un condensatore da una condizione di voltaggio nullo fino al massimo voltaggio del pannello. I dati sperimentali sono stati successivamente validati tramite un modello numerico che calcola la curva I-V del pannello grazie a pochi parametri conosciuti come la temperatura, la radiazione solare e l'ombreggiamento del pannello. Siccome Philae è atterrato in una posizione non ideale, è stata posta una particolare attenzione sul fenomeno dell'ombreggiamento parziale di alcune celle del pannello. I risultati ottenuti mostrano un perfetto accordo tra la curva sperimentale e quella numerica ed evidenziano inoltre l'importanza che hanno gli effetti dell'ombreggiamento parziale sull'efficienza del pannello.