Sviluppo di modelli circuitali di cella fotovoltaica

Come già precedentemente ribadito, l’uso di software specifici capaci di implementare il modello circuitale di una cella solare, ed equivalentemente di un pannello, consente di tracciare le caratteristiche di funzionamento al variare di fattori esterni ed interni alla cella come ad esempio: la temperatura, l’intensità della radiazione solare, l’ombreggiatura, il carico, la resistenza serie Rs e di shunt Rsh.
Uno tra i tanti software di simulazione possibili, usato per questo tipo di analisi, è ad esempio il simulatore LabVIEW [16]. Esso è molto usato per celle solari al silicio poiché permette di simulate in modo semplice ed accurato le caratteristiche di uscita ed a tracciare il punto di massima potenza per diverse radiazioni solari in ingresso. Grazie ad esso è possibile anche facilmente simulare l'influenza della resistenza interna sul punto di massima potenza e determinare il fattore di riempimento (Fill Factor).
I risultati della simulazione, ovviamente, verificano la non linearità della caratteristica della cella solare e si dimostra essere, come software di simulazione, molto efficace nel determinare il carico più adeguato per la stabilizzazione del punto di massima potenza della cella.
Proprio grazie ai risultati delle simulazioni, con questo tipo si software, si è dimostrato ad esempio che il valore delle resistenze interne è un fattore chiave per il fattore di forma (Fill Factor) e quindi anche per il punto di massima potenza della cella [16].
Tali simulazioni, come facilmente si può dedurre, sono molto importanti per indirizzare il tipo di intervento tecnologico nel migliorare l'efficienza. Si cerca infatti di far lavorare la cella al meglio nel punto di potenza massima (MPPT), agendo non solo su tutto il sistema di inserzione della cella ma anche sulla tecnologia stessa, come ad esempio sul valore di Rsh, cercando di migliorare l’accoppiamento con il carico applicato.
Un altro software di simulazione molto usato per le analisi circuitali sui sistemi fotovoltaici è PSpice. E’ un simulatore analogico/digitale anch’esso ampiamente usato per simulare il circuito equivalente della cella e del modulo in varie condizioni di insolazione e di ombreggiatura ed anche ovviamente per variazioni di temperatura e dei parametri interni come la resistenza di shunt e la resistenza serie [12].
PSpice è molto efficace anche per verificare l'efficienza di diverse topologie circuitali dell’intero sistema fotovoltaico, composto da pannelli e circuiti di conversione. Esso si presta pertanto molto bene come tecnica di confronto prestazionale per diverse tipologie di impianti fotovoltaici.