Study of a polycrystalline solar panel by means of the Single Diode Model and the symmetrized shifted Gompertz model during normal and shadow conditions

The following text analyses the basic behaviour of a photovoltaic cell from the physical point of view and its modellization. Starting from the Single Diode model, one of the most used models in literature, because capable to give a good compromise between precision and computational effort. The fundamental model parameters will be examined, focusing on their variation effects on the I-V and P-V curves. Starting from the equivalent circuit of the single diode cell, the Simulink model of a silicon polycrystalline 72 cells panel has been created, in order to analyse its behaviour with or without the presence of the bypass diodes, highlighting the effects produced on the strings which compose the panel and on its output curve. Then another model based on a totally different approach, derived by the Gompertz function has been introduced. A model initially thought to describe the panel behaviour during normal conditions but that has been extended to simple shadow situations in the following text. Some tests, both in normal and shadow conditions, has been carried out on a real panel AS6P-300W and the results has been compared with the models above mentioned, pointing out what are their advantages and disadvantages and when it is better to use one model or the other.

Il presente elaborato vuole analizzare il comportamento base di una cella fotovoltaica dal punto di vista fisico e la sua modellizzazione. Partendo dal modello a diodo singolo, uno dei piú utilizzati nella letteratura moderna, in quanto capace di offrire un buon compromesso tra precisione e sforzo computazionale, verranno analizzati quelli che sono i parametri fondamentali e gli andamenti delle curve I-V e P-V in funzione di essi. Dal circuito equivalente base della cellula a diodo singolo é stato sviluppato il modello Simulink di un pannello in silicio policristallino da 72 celle, al fine di analizzarne il comportamento in presenza e in assenza dei diodi di bypass, evidenziando quelli che sono gli effetti prodotti sulle stringhe che lo compongono e sulla curva caratteristica. In seguito é stato introdotto un altro modello, basato su un approccio totalmente differente, ottenuto dalla funzione di Gompertz. Un modello inizialmente pensato per modellizzare l'andamento di un pannello in condizioni normali, la cui modellizzazione nel seguente testo viene estesa anche in casi di ombreggiamento. Alcuni test, sia in condizioni normali che di ombreggiamento, sono stati condotti su un pannello reale di tipo AS6P-300W e comparandone i risultati ottenuti con i modelli sopracitati, sono stati evidenziati quelli che sono i vantaggi e gli svantaggi rispettivamente dei due modelli e quando risulta piú opportuno utilizzare un modello anziché che l'altro.