Characterization of Photovoltaic Modules under Ari
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Ｋ ｅｙ ｗ ｏｒｄｓ：Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓ，ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ｍ ａｔｈｅｍ ａｔｉｃａｌ wk.baidu.com ｏｄｅｌｉｎｇ
１．ＩｎｔｒＯｄｕｃｔｉＯｎ
Ａ ｓｏｌａｒ ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ （ＰＶ） ｃｅｌｌ／ｍｏｄｕｌｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａｌｗａｙｓ ｄｅｆｉｎｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｓｅｍ ｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｄｅｖｉｃｅ ｔｈａｔ ｃｏｎｖｅｒｔｓ ｓｕｎｌｉｇｈｔ ｉｎｔｏ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍ ｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｏｆｉｔｓ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｉｓ ｃｏｍ ｍ ｏｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ， ａｎｄ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗ ｉｄｅｌｙ ｒｅｐｏｒｔｅｄ．Ｉｎ ｒｅｐｏｒｔｅｄ ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ， ｖａｒｉｏｕｓ ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｅｍ ｐｌｏｙｅｄ ｔｏ ｅｘｐｒｅｓｓ ｔｈｅ
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ １ ２（２０ １ ８）４４－５６
ｄｏｉ：１０．１７２６５／１９３４．８９７５／２０１８．０１．００６
ＣｈａｒａＣｔｅ ｒｉＺａｔｉｏｎ ｏｆ ＰｈｏｔｏｖｏＩｔａｉＣ Ｍ ｏｄｕｌｅｓ ｕｎｄｅｒ Ａ ｒｉｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍ ｅｎｔｓ
Ａｂｕｂａｋｅｒ Ｙｏｕｎｉｓ 一，Ｅｓａｍ Ｅｌｓａｒｒａｇ ，ＹｏｕｓｅｆＡｌｈｏｒｒ ａｎｄ Ｍ ａｈｍｏｕｄ Ｏｎｓａ １．ＧｕｌｆＯｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｆｏｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，Ｑａｍｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｐａｒｋ，Ｔｅｃｈ ｉ Ｌｅｖｅｌ ２．２０３，Ｑａｔａｒ ２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＫｈａｒｔｏｕｍ，Ｋｈａｒｔｏｕｍ，Ｓｕｄａｎ
ｓｉｎｇｌｅ—ｄｉｏｄｅ ｍ ｏｄｅｌ ａｎｄ Ｉ·Ｖ ａｎｄ Ｐ—Ｖ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｅｒｉｅｓ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｐａｒａｌｌｅｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ．Ｂｉｋａｎｅｒｉａ ｅｔ
ｆｏｒ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ ｐｕｒｐｏｓｅｓ．Ｓｉｎｇｌｅ ｄｉｏｄｅ ｍ ｏｄｅｌ ｆｏ ｒ ＰＶ ｃｅｌｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｍ ｏｄｅｌｉｎｇ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｓｔｕｄｉｅｄ
ｉｎｔｅｎｓｉｖｅｌｙ ａｍｏｎｇ ａｕｔｈｏｒｓ【５］，ｗｏｒｋ ｗａｓ ｆｏｃｕｓｅｄ ｏｎ
ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ／ｍ ｏｄｕｌｅｓ．
Ｒａｕｓｃｈｅｎｂａｃｈ ［１］，Ｔｏｗｎｓｅｎｄ，［２］，Ｅｃｋｓｔｅｉｎ ［３］，ａｎｄ Ｓｃｈｒｏｄｅｒ［４］ｒｅｖｉｅｗｅｄ ｓｅｖｅｒａｌ ｍｏｄｅｌｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｕｔｉｌｉｔｙ
ａ１．［６］ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｏｎｅ ｄｉｏｄｅ ＰＶ ｃｅｌｌ ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ，
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｄａｔａ ｏｆ ｓｏｌａｒ ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ（ＰＶ）ｃｅｌｌ／ｍｏｄｕｌｅ ａｒｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｌｙ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｕｎｄｅｒ ｓｔａｎｄａｒｄ ｔｅｓｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｗｏｒｋ．ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎ ｃｅ ｏｆ ＰＶ ｍ ｏｄｕｌｅｓ ｕｎｄｅｒ ｅｘｔｒｅｍｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｉｎｓｏｌａｔｉｏｎｓ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｄ ｉｎ Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｏａｔａｒ ｗａｓ ｕｔｉｌｉｚｅｄ ｔｏ ａｉｄ ｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇ ａ ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌ ｃａｓｅ ｏｆ ａ ｒｉｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｃｈｏｓｅｎ ｍ ｏｄｅｌ ｗａｓ ｔｈｅ ｗｅｌ１．ｋｎｏｗｎ ｓｉｎｇｌｅ ｄｉｏｄｅ ｍｏｄｅｌ ｗｉｔｈ ｂｏｔｈ ｓｅｒｉｅｓ ａｎｄ ｐａｒａｌｌｅｌ ｒｅｓｉｓｔｏｒｓ ｆ ｏｒ ｇｒｅａｔｅｒ ａｃｃｕｒａｃｙ．Ｔｈｅ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｗ ａｓ ｖａｌｉｄａｔｅｄ ｂｙ ｃｏｍ ｐａｒｉｎｇ ｔｈｅ ｎｕｍ ｅｒｉｃａｌｌｙ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｈａ ｒ ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｗ ｉｔｈ ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｌｌｙ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｄａｔａ ｕｓｉｎｇ ｔｗｏ ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ：ａ ｓｉｎｇｌｅ ｉｎｄｏｏｒ ｆｉｘｅｄ ｍ ｏｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ＰＶ ｍ ｏｄｕｌｅ ｉｎｓｉｄｅ ａ ｓｏｌａｒ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｃｈａｍ ｂｅｒ ｗｈｉｃｈ ｐｈｙｓｉｃａｌｌｙ ｓｉｍ ｕｌａｔｅｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗ ｅｍｈｅｒ ｓｃｅｎａ ｒ ｉｏｓ ｂｙ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｉＩＴａｄｉａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｎｓｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ．ａｎｄ ａ ｓｅｔ ｏｆｏｕｔｄｏｏｒ ｆ ｉｘｅｄ ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ＰＶ ｍ ｏｄｕｌｅｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｄｏｏｒ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｗａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｆｏｒｍ ｏｆ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｃｕｒｖｅｓ．ａ ｎ ｄ ｔｈｅ ｏｕｔｄｏｏｒ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎ ａ ｍｏｎｔｈｌｙ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ Ｄｏｗ ｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃｈａｒｔ ｆｏｒｉｌｌａｔ．Ｂｏｔｈ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ ｔｙｐｅｓ ｓｈｏｗ ｅｄ ａｃｃｅｐｔａｂｌｅ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ．
１．ＩｎｔｒＯｄｕｃｔｉＯｎ
Ａ ｓｏｌａｒ ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ （ＰＶ） ｃｅｌｌ／ｍｏｄｕｌｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａｌｗａｙｓ ｄｅｆｉｎｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｓｅｍ ｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｄｅｖｉｃｅ ｔｈａｔ ｃｏｎｖｅｒｔｓ ｓｕｎｌｉｇｈｔ ｉｎｔｏ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍ ｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｏｆｉｔｓ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｉｓ ｃｏｍ ｍ ｏｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ， ａｎｄ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗ ｉｄｅｌｙ ｒｅｐｏｒｔｅｄ．Ｉｎ ｒｅｐｏｒｔｅｄ ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ， ｖａｒｉｏｕｓ ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｅｍ ｐｌｏｙｅｄ ｔｏ ｅｘｐｒｅｓｓ ｔｈｅ
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ １ ２（２０ １ ８）４４－５６
ｄｏｉ：１０．１７２６５／１９３４．８９７５／２０１８．０１．００６
ＣｈａｒａＣｔｅ ｒｉＺａｔｉｏｎ ｏｆ ＰｈｏｔｏｖｏＩｔａｉＣ Ｍ ｏｄｕｌｅｓ ｕｎｄｅｒ Ａ ｒｉｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍ ｅｎｔｓ
Ａｂｕｂａｋｅｒ Ｙｏｕｎｉｓ 一，Ｅｓａｍ Ｅｌｓａｒｒａｇ ，ＹｏｕｓｅｆＡｌｈｏｒｒ ａｎｄ Ｍ ａｈｍｏｕｄ Ｏｎｓａ １．ＧｕｌｆＯｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｆｏｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，Ｑａｍｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｐａｒｋ，Ｔｅｃｈ ｉ Ｌｅｖｅｌ ２．２０３，Ｑａｔａｒ ２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＫｈａｒｔｏｕｍ，Ｋｈａｒｔｏｕｍ，Ｓｕｄａｎ
ｓｉｎｇｌｅ—ｄｉｏｄｅ ｍ ｏｄｅｌ ａｎｄ Ｉ·Ｖ ａｎｄ Ｐ—Ｖ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｅｒｉｅｓ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｐａｒａｌｌｅｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ．Ｂｉｋａｎｅｒｉａ ｅｔ
ｆｏｒ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ ｐｕｒｐｏｓｅｓ．Ｓｉｎｇｌｅ ｄｉｏｄｅ ｍ ｏｄｅｌ ｆｏ ｒ ＰＶ ｃｅｌｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｍ ｏｄｅｌｉｎｇ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｓｔｕｄｉｅｄ
ｉｎｔｅｎｓｉｖｅｌｙ ａｍｏｎｇ ａｕｔｈｏｒｓ【５］，ｗｏｒｋ ｗａｓ ｆｏｃｕｓｅｄ ｏｎ
ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ／ｍ ｏｄｕｌｅｓ．
Ｒａｕｓｃｈｅｎｂａｃｈ ［１］，Ｔｏｗｎｓｅｎｄ，［２］，Ｅｃｋｓｔｅｉｎ ［３］，ａｎｄ Ｓｃｈｒｏｄｅｒ［４］ｒｅｖｉｅｗｅｄ ｓｅｖｅｒａｌ ｍｏｄｅｌｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｕｔｉｌｉｔｙ
ａ１．［６］ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｏｎｅ ｄｉｏｄｅ ＰＶ ｃｅｌｌ ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ，
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｄａｔａ ｏｆ ｓｏｌａｒ ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ（ＰＶ）ｃｅｌｌ／ｍｏｄｕｌｅ ａｒｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｌｙ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｕｎｄｅｒ ｓｔａｎｄａｒｄ ｔｅｓｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｗｏｒｋ．ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎ ｃｅ ｏｆ ＰＶ ｍ ｏｄｕｌｅｓ ｕｎｄｅｒ ｅｘｔｒｅｍｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｉｎｓｏｌａｔｉｏｎｓ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｄ ｉｎ Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｏａｔａｒ ｗａｓ ｕｔｉｌｉｚｅｄ ｔｏ ａｉｄ ｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇ ａ ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌ ｃａｓｅ ｏｆ ａ ｒｉｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｃｈｏｓｅｎ ｍ ｏｄｅｌ ｗａｓ ｔｈｅ ｗｅｌ１．ｋｎｏｗｎ ｓｉｎｇｌｅ ｄｉｏｄｅ ｍｏｄｅｌ ｗｉｔｈ ｂｏｔｈ ｓｅｒｉｅｓ ａｎｄ ｐａｒａｌｌｅｌ ｒｅｓｉｓｔｏｒｓ ｆ ｏｒ ｇｒｅａｔｅｒ ａｃｃｕｒａｃｙ．Ｔｈｅ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｗ ａｓ ｖａｌｉｄａｔｅｄ ｂｙ ｃｏｍ ｐａｒｉｎｇ ｔｈｅ ｎｕｍ ｅｒｉｃａｌｌｙ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｈａ ｒ ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｗ ｉｔｈ ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｌｌｙ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｄａｔａ ｕｓｉｎｇ ｔｗｏ ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ：ａ ｓｉｎｇｌｅ ｉｎｄｏｏｒ ｆｉｘｅｄ ｍ ｏｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ＰＶ ｍ ｏｄｕｌｅ ｉｎｓｉｄｅ ａ ｓｏｌａｒ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｃｈａｍ ｂｅｒ ｗｈｉｃｈ ｐｈｙｓｉｃａｌｌｙ ｓｉｍ ｕｌａｔｅｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗ ｅｍｈｅｒ ｓｃｅｎａ ｒ ｉｏｓ ｂｙ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｉＩＴａｄｉａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｎｓｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ．ａｎｄ ａ ｓｅｔ ｏｆｏｕｔｄｏｏｒ ｆ ｉｘｅｄ ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ＰＶ ｍ ｏｄｕｌｅｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｄｏｏｒ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｗａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｆｏｒｍ ｏｆ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｃｕｒｖｅｓ．ａ ｎ ｄ ｔｈｅ ｏｕｔｄｏｏｒ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎ ａ ｍｏｎｔｈｌｙ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ Ｄｏｗ ｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃｈａｒｔ ｆｏｒｉｌｌａｔ．Ｂｏｔｈ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ ｔｙｐｅｓ ｓｈｏｗ ｅｄ ａｃｃｅｐｔａｂｌｅ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ．