In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we r  Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S )  Vo l .  1 0 , No .  2 , Ju n e  20 1 9 , p p .  1 0 1 4 ~ 1 021  ISSN: 2088- 8694,  DOI :   10.11591 /ijpeds. v10. i 2.pp1014-1021          1014     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //i a e score . com / j o u r na l s / i n d e x . p hp/IJ PED S   A n alysis of   the hard and soft sh ading impact on photovoltai c   modu le p erformance usi n g solar module tester      Mu staf a Hamid   A l -Ju m ail i 1 , Ahmed   S ubhi Abda lk a f o r 2 ,  Moh a mmed   Qas i m T a ha 3    1  Ren e wab l e E n erg y  Res ea rch   Ce nt er (RERC), U n i v ersity  of  An ba r, I raq  2  Career  D evel op men t  Center, Un i vers it y of An b a r , Iraq   3  Coll ege o f  Ap p l i ed  S cien ce s - H it,  U n i vers it y  of An b ar,   Iraq       Art i cl e In fo     ABSTRACT  A r tic le hist o r y :   R e c e i v e d  Oct  1 2 ,  2 018  Re vise d Jan  2 0 , 2019   Ac ce p t ed  M ar 4 , 2 0 19      S o l a r  cel ls   a re  a   m aj or  a lt ernate  s ource  of   s ustain able  e nerg y  i n  t h e  u s u a l   c o nd it io n   o f   d e p le t i ng   n on -  re newa b l e   e n e r gy   s ourc e s .  No wa d a y s ,   t h i s source   is  g etting  mor e   a nd  m ore  importan t  due   to  i ts  u se  i n  large  and  sm all-scal e   in s t all a tio n s .   O ne  o f   t h e  m a jo r  c a u s es   o f   energ y   l oss e s  i n   p hot ovol ta i c   ( P V )  mo du le s  is  t h e   s h a d i n g .  I t   c a n   h a p pe n  du e   to  c lou d s  pa ssing ,   ne ar  t rees ,  and / o r   n eig h b o ring   s tru c tu res.  G enerall y ,   there  are  t w o   typ e s  o f  PV  m odu l e  S h ad in g  w h i c h   are  ei th er  p art i a l   s h a din g   o r  co mpl e t e   s had i ng .  B oth  h a ve   a   si gnif i c a n t  im p act  on   t h e s o l a r mod u le ou t put po w er. T h i s  p aper  i s an  at t e m p t  of   carryin g  ou t  a  st ud y  of   t he  e lect rical  c hara cteri s tics  of   a   so la r   mo du le   w i t h   vari ou s  percen ta ges   of   s im ul ate d   s had i n g .   T h e  so lar  m o d u l e   t e s t er  ( SMT )   sim u l a tor  was  us ed  i n  t h is  s tu dy .   Th e  s t ud y  a p pro v ed   t h e   d i r ect   c orrelati on  bet w een  s ho rt -circu it   c u rrent  a nd  so lar  irrad i ance.   T he  a dv anta g e   o f   usi ng  S M T  is  its  s tab l e  irrad i an ce  i n   c o m paris o n   to   t he  p racti cal  uns ta b l e   so la r   irrad i ance  wi thin   t h e   s am e  p e riod .  T h e  results  o f   b o t h   m etho ds  o f   s hadi ng   sim u l a tio n   sh ow  t hat   s h ad in g  ha s   a  si gn ifican t  im p act  o n   t h e  pe rfor m a nc e   of  solar  panel  in  t erms  o f   e f f i c i e n cy,   fill  f act or  a nd  outpu t   p owe r .  F o r  b e t t e r   perf o r man ce,  s olar  p an els   s h o u l d   i n s t a ll  i n   sh adi n g   f r ee  p l aces  a s   m u c h  a s   i t   is possible. K eyw ord s :   Ma ximum   pow e r  poi nt,   Phot o v o lta ic ,   Sh ad ing ,     Solar   m odu l e  t ester ,   So lar a ®   PV.    Co pyri gh t © 2 019 In stit u t e  of Advanced  En gi neeri n g  an d  S c ien ce.   All  rights   res e rv ed.  Corres pon d i n g  Au th or:   Moham m ed Qasim  Taha,  Col l ege  o f  A pp lied   S c ien ces-Hi t ,  Unive r sit y  of   A n bar ,   Iraq.  Em ail:  as.m oham m a d_ta h a@ uoa nba r.e du.i q       1.   I N TR OD U C TI O N    La te ly, sus ta in able e ne rg y ha s bec o me  a ho t  to p i c  a t t ra ct i n g   a  lo t   of resea rche r’s i nter est . Energy i s  a  hi ghl y  nee d e d   s o u rc e  for  na ti o n ’s  d e v e l o p m e n t ,   y e t   t rad i t i ona l  e n e r g y   s o u r c e s  a r e  c o n s i d e r e d  a s   h i g h l y   d e pl et e d   s o u r ces.  Al l   th at   l ead s  to   r e s ea rchi n g   n e w   e n e rgy  re so urc e s   suc h   a s  w i nd,  w a t e r ,  the  ge ot herm al  a n d   so l a r  energ y .   S o l a r  ener gy   i s  i n e xha us tib le   g re en   e ner gy,   a n d   e n v iro n m e nta l l y   f r i e n d l y  [1].  F ossi l  fue l   w i ll  c o nti n u e   d o m in a tin g   th e   mai n   g l o b a l   en e r gy   c on su mp tio n.  N a t i o n s ’  awa r en e ss  o f   f os sil   fu e l   u si ng   a nd   t he  p l an et' s   c arbo n  e m i s sio n s   b e c a u se   o f  cl i m at e  c h ang e   a n d   g l ob a l   w a rm ing   [2].   T heref o r e ,  su st ai n a bl e   en e r gy  resour ces  s uc h   as  w i nd  an d  solar   ene r g y   w i ll  pla y   a n  imp o r t a n t   rol e   i n   t h e  e n ergy   o f   th e  wo rl d   i n   t he  n e a r  fu t u re [3].   S o la r ener gy   i s a  prom i s in g op t i o n   for   re new a b l e   en e r g y  a n d  it h a s ga ine d  the  i nt e r es t o f  the  w orld.   Con v e r sio n   o f  solar  e n erg y   i nt o  e l ec tri cal  e ne rg y  is  s t a t i c ,   q u ie t,  a nd  e n v i ro nm en t-fr ie nd ly  [ 4] .  There f ore ,   ph o t o v o l t a i c  i n dus try   gr ow t h   w a s   v ery  fas t   i n  pas t   y ea rs.  P h o t o v o lta ic   ( PV)   syst e m   p e rfor m a n ce  i s   a ffe cted   by   s ever a l   f a c t ors  i n c l u d i n g   t he   s t r en gt h  of  i rra di a n ce,   s ha di n g,  t e m pe rat u re ,  degr ada t io n,  s o i l i ng,   m i s m a tc h   lo sse s ,   ti lt   a n g l e  etc.  N on-i d ea l   o p e r ati ng  c o n d i tions  i s  one  o f  the   most  a ffe c tin g  pa r a m eter s  on  t h e   P V   s yste m  p e rfo rma n c e .  On e  o f   t h e se  n o n - i d eal   c o ndi ti on s  i s   w o r king   und e r   r educe d   i rra dia n ce  d u e   s had i n g   e ffe ct  [ 5] .  Sh ad i n g   ma y   be  u ni fo rm  o r  no nun i f o r m  i f   i t  co v e rs  t h e   w ho l e   s u r face   o f  the  pa nel  i s   c o n side red  a s   u n i for m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Analy s is o f   the  har d a nd s o f t  s h a d i ng  im p a c t  on p h o t o v o l t a ic  m odu le  …   (Mus ta f a  H a m i d Al-J um a i l i )  1 015 sha d i n g.  W hi le   i f  t h e  sha d i n g   cover s   o n l y  p a r t   o f  the   P V   p ane l   the n   i t  co ns idere d   a s  a  n on- un iform   shadi n g.  In   bot h  ca se s,  i t   h a s  a   si gni fi ca n t   i mp ac t  on   t h e   s ol ar  c el l   ou tp ut   p ow er  [ 6 ] .  U nder  pa rt i a l   s h a d i n g  c o n d iti on s,  t h e  p o w e r   from  t h e  PV  m o d u l e  c a n   b e   d ra ma t i c al ly   r ed uc ed   a nd   m a x i m u m   pow e r   p o i nt   t rac k ing   c o ntr o l   w i ll   b e  a ffe ct e d  [1 ] .  Th e  ac cu rat e   p art i a l   sh a d in g mo d e lin g   of  PV sy s t em  w as i ntr o d u ce d in re f .   [7,   8].   The   a u t h ors  w e r e   u sed  a   tw o-d i o d e  mo de l   to   r epr e sen t   t h e   P V   ce l l .   T h e   mode l   r e q ui r e s   o n ly  f our  p a r am eter s  to   g e t   b etter   ac cura cy  a t  lo w  irra di a n ce   l eve l ,   al lowi ng   f or  m ore  ac c u ra te  p r ediction  o f  P V   s y s tem   perform ance  dur ing  part ial sha d in g   con d i tio n. A  la r ge arr ay simula t i o n mod e l   w a s u se d a n d i n t e rfa c e d  w i t h  MP P T a l gor it h m s and   power   e lec t ro ni c   c o n v e r ters  [ 9].   The  acc u r ate n e ss  o f   t h e   m o d e l i ng   t e c h n iq u e   w as  v a l id at ed   b y   real -t i m e  si m u lat o r  da ta   a nd  c o mp a r ed   w i t h  t h e   N e ural  N etw o rk  m ode l ,   P &O   a n d   si ng l e -di o de  m o d e l .   T hi s  st udy   i s  very  u se f u l   f o r   com p an ies  an d  ex pe rt i s e   i n   t he  f iel d   o f  re n e wa b l e   e n e r gy  be cause   o f  i t s  ac cura cy,  sim p lic i t y,   a n d   t h e f a st  o f   ap pl y i ng  [10 ].  The  ava i la ble  ph o t o v o l t a i c  mod u l es  h a v e  t h e   c onfig ur at i o n  o f   s e ries-c o nne cte d ,   pa ral l e l   c o nne ct e d   or  c om b i nat i on   o f  b o t h   co n n e c t i o ns  o f  ce lls.   S o me   p a r am ete r s  ha ve   a   d ire c t  e f fec t   o n   t h e   o u tp ut   o f  a n y  so l a r  modu le  s uc h  as  s o l a r   i rra d i a n ce,   c el l  te m p e r at ure,   t i lt  a n g l e   s ha ded  c o n d iti on.  T her e for e ,  t h e  ge n e rate d   elec tr ici t y  o f   a   s o l ar  p ane l   i s  hig h l y   a ffe c t ed  b y  the   s t reng t h   o f  s o lar   i r radiance.   Th e   a m o unt   o f   fa lli ng  sun l i g h t   o n   t h e   mod u le  d e t er mines  the   curr ent   ge nera t e d  by   a   P V   m o d u le   [ 11 ,  12 ].  B a s e d   o n   t h is  b a c k g r ound  and   s i n c e   t h e  s o l a r  irra di a n ce  leve l   is   n o t   a t  st a ndard   l e v e l   ( 10 00 W/m 2 )  most  o f  t h e  da yt ime ,   t hi s   pa p e r  aim s   to  a na l y z e   a n d   s t u d y   t he   e f f e c t   o f  s h ad i ng  on  w h o l e  a nd  a   par t i a l   s ur fac e   o f  the  P V   m od u l e   bas e d  o n   s o l ar  modu le  t e s t e r.  P ulse d  li ght   a n d   d eca y i ng   s ol ar   s imula t or  a re  u s e d   i n   our  s imula t i o n   w h ic h  has  t h e  a b i lit y  o f   con t ro l  the  s o la r  irra di a n ce   l e v el,  c a lc u l a t i ng  t h e  se ries  r e s i s t anc e   o f  m o d u l e   f ill  fac t or,   shor t   c i rc ui t  v o lta ge ,  ope n c i rcu i t vo lta ge,   short c i r c ui t cur r en t,  p eak  power , a nd th e  t e mp e r atur e   duri ng t h e   tes t .      2.   SOLAR  S I M U LAT O R   C u rre ntly,   t h re e  ty pes  of  s o l a r   s im ul a t ors  a r e  a v ai l a b l e  [1 3 ] :  t h e   f i rst   ty pe   i s  c o n s ta nt  l ight  s imu l at or  w h ic h  nee d s  h eat  l oad,   c o o l i ng,   a n d   h i g h  pow er   c on sum p t i on.  T he   s eco nd   t yp e   i s   pul se d   l i gh t   si mu l a to r  w h er e  the r e is no  sa mp le hea tin g, fa s t me asu r e m e n t ,   a nd  n o   t e mp e r ature   le ve li ng. The th i r d   t y p e i s  the p ul sed   lig ht  w it h  the   deca y i ng  simu l a tor,   t hi s  simu l a tor  ca n  m e a s u r e  d iffe ren t   l e v els  of  i rr adia ti o n ,   serie s   r es ista nc e   me asure m e n t ,   a nd   h i gh  pea k   i rra di a n ce   c a n   b e  r eac he d  ea sily  [ 14 ].   T he  s tandar d  pa ram e ters  o f   s o l a r  cell  c l a s s e s   a r e  g i ve n   i n  T ab l e  1 .      Tab l e  1. S tand ar d   par a m e ters  f or  s ola r  simul a t or s  classe s  acc or di ng  to   ASTM  st a nd a r d  Cl as s i f i cat io n   S p ect r a l   M a t c h   (ea c h   i nt e r va l)   Ir ra d i a n c e   S pa t i a l    N on-U n i f orm ity  Tem pora l  I nst a bility  C l a s s   A   0. 75–1. 2 5   2%   2 %   C l a ss B  0. 6–1. 4   5%   5 %   C l a ss C  0. 4–2. 0   10%   10%       3.   SOLAR CELL   M ATHEMATICAL MODEL  A   sin g l e  d i ode   s o l a r   c e l l   e q u i vale nt  c i r cui t   i s  sh ow n  i n   F ig ur e   1 ,  t h e  e q ui va l e n t   c i r cui t   c ons i s ts  o f  a   para l l e l   c o nne c t ed  c urr e nt  s o u r c e   w it h  a  d i o d e   and  t h e   w h ol e  gr ou p  i s   c on nec t e d   i n  serie s   w it h   t h e  re si s t ance .   There   is  a   d irec t  pr opor ti on   b etw e e n   t he  f a l l i n g   lig h t   o n  th e  c e ll  a n d  it s   o u t put   c ur ren t   ( ph o t oc urre nt  I L) .  The   sol a r  ce ll  i s  c o n s i d e r e d   a s i n act iv e   d e v i ce  duri n g   th e   ni ght  t i m e  o r   full  d ar kness, in s tead,  t h e   cell  w orks as  a p- n  j unc t i o n   d i o de.   It  does n 't   p r o d u ce  a n y  p o w e r  in  t er ms  o f  c u rr e n t   or   v o l ta g e .  Y e t,  it  w ill  ge n e ra t e   a   c urrent  ca l l e d   d ar k  curre nt  o r  d i o d e  c u rre nt  w he n  it  is  c o nne cte d   t o  an   e x t e r na l  pow e r   s u p p l y  w i t h   a   l a r ge  v olta ge .   The  di o d e  ty p e   d et er mines  the   I–V  char ac t e r i st ics  of  t he   c e l l ,   a   deta i l ed   a l g or it hm   o f  the   s i n g l e  d i od e   so l a r  ce l l   e q u i v a le n t  circ u it   i s  g i ve n   by r e fs.   [15,  16].   The   re as on   f or  c h o o s i n g  S o l a ra®   P V   f or  m ode l i n g   i n  this   p a p er  i s  th e   su it ab il it y  of   t hi s  modu l e   t o  the  t r ad i t i o nal  app l ica t i o ns  o f  a  P V   s olar  s ys t e m.   T he  u se d  S o l ara ®   P V   modu le   h a s   3 6  pol yc rys t a l l i n e  s i l i c o n   c e l l s  i n   a   s eri e s  conn e c tin g  a n d  it  i s  p r o v id in g  a  n o m i n al   m a x i m u m  p o w e r   of  1 30 W.  S t a nda r d   c on d iti ons   t e s t   a r e  u s ed   f o r   d a t a  mea s u r emen t s   b y  a   sol a r  s i mul a to r,  w h i ch   i s:   I l l u m i na tio n  of   1 k W /m2  a t   A M  1.5  s p e c tra l   di stri b u t i on  a n d te mpe r at ure   of  t he  m od ul e   of  2 5 C or  a s  spe c i f ied  o n  cur v e s.  A  S o l a r  M odule  T ester   ( S MT)  (m odu l e   t y p e :   G S M T ,   c l a ss-A A A )  c a n  ex trac t   t h e  mos t   P V  cha r ac t e ris tics  [1 7].  The  SM T  e x i s ts  i n   t h e   la bo r a tory   o f  Re new a b l e   E n e r gy  Resear ch   C e n ter - Uni v ersi ty  o f  A nbar   a s   s h o w n  i n   F ig ure   2,  a nd   i s  u s e d   f or  e va lu atio n  of  s ha di ng  e f f ect  on  the  perform ance  o f  S o lar a ® 1 3 0 W  pa ne l.  A ll  a n a l ys is  h a s   b e e n   done   by  a n   s c m t  #2 8 6   D A Q - 20 1 7   s o f tw are .   T he  P V   pane l   is  i n  a   hor izo n t al  p la n e   a t   st a n dard  h eig h t   a n d   m or e  tha n   one  t es t  on  t he  p a n e l   can  b e  d one  ( i. e.  w ith ou t   sha d i n g,  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94  I n t   J Po w   El e c   &  Dr i  Sy st ,  Vo l . 1 0 ,  No . 2 ,   Ju n e   2 019 :    1 014 –   1 02 1  1 016 25 %  sha d in g,   5 0 %   s ha d i n g ,   75 %  sha d in g,   1 0 0 %  s h a d i ng) .   F i na l l y,   on e   f u ll   c el l   i s   s h a ded   on   t h e   l o w est   ri ght  a nd  le f t   cell s   a nd  o n e  r o w   a l so  s ha ded  at  o n e   o f  t h e   m i d d l e   r o w s  of  t he   p a n e l .           F i gur e  1.   S ol a r   cell  w i t h   s i n g l e - di ode  a n d   s e r ies  r e sista n c e           F i gur e   2.   T he  s ol a r   m od ule  t e ste r   a t   the  la b  o f   r ene w able  e n e r g y re sear ch center       Tab l e  2  pr ov i d es  a   d e t ai l e d  s p ec if ica t i o n  of  S olar a® 130 W  P V  m od ul e.  A  si m u l at io n   of sha d i ng  i s  d o n e  a t   t h e ren e wab l e en ergy  re s e a rc h   c e n t er l ab  a n d   t h e mo dul e   i s  sha d e d   by  usi n g  ta pe s  of  t he  c ar t on.       Ta ble   2.   S pe cif i ca ti on  of   s o l ar a ®   P V   p anel   P a ra m e te r  S o l a ra   ( Ge rm a n y )   Vma x  (Volt)  17.8   Ima x   ( Am p e r e )  7. 3  V o c   (V olt)  21. 7   I s c  ( A mp er e)   8 . 1 8   Pout  ( Wa tt)   130       4.   EX PERIMENT AL WORK  In   t h i s  sect i o n ,   i t   ca n  b e   s hown   th e  eff e c t   o f   t h e  sh a d in g  b y   u s i n g  a  S M T  o n   t h e   e l e c t r i c a l  o u t p u t   pow e r   o f  t h e  s o lar   p a ne l.   T he   s ha di n g   c om e s   f r o m   var i ou s   r e sour ces  s uc h  a s   c lo u d s,   t r e e s ,   hi gh  b u i l d in gs  i n  f r o n t   o f   pa ne ls ,   a nd  ot her   blo c ks  t ha t  pr e v e n t   t h e  s u n ' s  r a dia t i o n  to  b e  d i s t r i bu te d  eq ua ll y  o n   t he   s ur f a ce  of   pa ne ls.   I n   our   s im u l a t ion,   f our   c ases   o f  sha d i n g  ar e  cons i d er e d ;  t h e s e   ar e  sha d i n g- 2 5 %,   s ha din g - 50% ,   sha d i n g- 75 %,  a nd  s h ad i ng- 1 0 0 %.   F i gur e   4  i l l us t r ate s   t he   I - V   a nd  P - V   char acte r isti c  cur v e s   f or   a   m o del   of  S o l ar a ® 13 0W  a t  no n- sha d i n g.   N ote   tha t   t he  m ax im um   p ow er   o f   thi s   m o d e l   i s  th e   sa me   po we r  o f   m o d e l  in   t he  n amepl a t e   f ro m  th e   sup p l i e d  c o mp a ny.   T he  o t h er   c alcu la ted  par a me ter s   s ho w n   b esi d e  t h e  f i gur e  i s   t he  s a m e   pa r a m e ter s   a s  the   m a nuf ac t u r i ng   c om pan y   g iv e n   i n  Ta ble  2.   W h ile  i t  is  d i f f i cu l t   t o  get  t h e  sam e   pow e r   o f   pa nel  d u e   to  t he   f l uc t u a tio n  i n   t he  s olar   r a d ia tion  at  t he  s i t e   o f   t he  u ni ver s i t y   ( due  t o  d u s t y   w e ather   or   o t h er   e ffe ct s) .   A l so,   t h e   pr act ica l   s imu l ati o n  o f   s ha d i ng   e f f ec t  ne e d s  t i m e   t o  s i mu la t e   a l l   f our   p e r ce nt a g es  o f  sha d i ngs  a t  th e  sam e   t i m e .  S o ,  t h e   S M T  i s   m o r e  r e l i a b l e   f o r   d o i n g  s u c h   t e s t s .  T h e   f i l l   f a c t o r   o f  a  P V   p a n e l   i n  t h e   t a b l e  b e s i d e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J  P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N :  2088- 86 94       An alys is o f   t h e hard a nd  s o ft s h a d i n g   im p a c t  on  p h o t o v o l t a i c m odu le  … ( M us ta fa H a m i d  Al- J um a i l i )   1 017 F i g u r e   3   i s   the   ra tio  o f  t h e  PV  c e lls  act ua l  po wer  ou tp u t   ( Vpm   x   I p m )   v er sus  i t s  d u mm y  out pu t   p o w e r   ( V oc   x   Is c). T h e  e v a l u at ing   o f  sol a r  c el ls p erf o rman ce  i s h i g h ly  d e p e n ding  on   fill facto r   r atio .    Ty pica l l y,   t he   f i l l   fac t or   o f  com m e r cial  s o l a r   c e l l s   i s  >  0. 7.   The  c r ysta lli ne  c e lls  f i l l   fa ct or  lie s   be t w ee n  0. 4  a n d  0. 65   o n   gr ad e  B,   w h i le  i n   t h i n   f ilm  s ol ar   c ells   o r  amo r ph ou s  c e l l s   b etwe en   0 .4  a nd   0 .7 .  T h e  so lar  ce ll  serie s   r esis tance   c a n   b e   de te rmin e d   u si ng  the  r a ti o  of  f ill  fac t or .  The  fill  fac t or   i s  a  par a m e ter  o f   in tere st   g ive n  by  the   re lat i on  [1 2]:     F F = ( Vp m* Ip m)/(Vo c* I s c)  ( 1 )     Th e  ph oto vol ta i c   c on v e rsi o n  e ffi ci en c y ,   a n o t h e r  i m p o r t a nt   p ara m ete r ,  measure s   t he   a m o u n t   o f  li gh t   e n erg y   t h at  c a n  b e   c onv e r t e d   i n t o  e l ect ri cal  en e rgy   a n d   is g iv en  b y [ 1 3] :    η = Pm / P i n = F F* I s c * V o c/ Pi n   ( 2 )    Where  Pm   i s  th e   m a xim u m  pow er   o f  t h e   de vic e   a n d   Pin   i s   the  inc i de nt  p ow e r .          F i gur e   3.   T he   f il l  fa c t or   o f   a   solar   pa nel       T h e  lo wer  fil l   f a c t o r  p r od u ces  l ess  po wer  a t   i t s   m a x i m u m   p o w er  po int   con t ra st e d   w it h   th e   hi gh er  f il l  f a c t o r  o f   t h e   p a n e l .  T o   s p e c i f y  t h e  s o l a r  c e l l   g r a d e ,  e v e r y  s i n g l e   solar   pa n e l  i s   t es t e d  for  it s  fill  fact or  d uri n g   the  ma n u fac t u r i n g  pr oce s s  of   c om m e r c ial  gr a d e  so lar   pa nel s .   I f   th e   f i l l   f a c t or   b e l ow   0 . 7 ,   the  pa ne ls  a r e   c o n s i d er ed as Gr ade- B   ce l l s, the n the y   a re slice d   a nd  m a y b e  us e d   f or   a   p e r sona l  or   a n y  o ther  use.   I n  F ig ur e 4   the  f i ll   f a c t or   i s  72. 36 %  w h ic h   is  w it h i n  t h e   a c c e p t e d  r a nge.           F a ctor s    A m p li t u de     I sc   8 .1 60  A  I p m   7 .2 73  A  V oc   21. 8 7 2   V   V p m   17. 7 5 6   V   P m   129. 1 40  W  FF  7 2 . 36   %       F i gur e  4.   S i m ulat i on  r e sul t s  a t   no  sha d i n g  f o r   S o lar a ®  130 W  P V   pa nel       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94  I n t   J Po w   El e c   &  Dr i  Sy st ,  Vo l . 1 0 ,  No . 2 ,   Ju n e   2 019 :    1 014 –   1 02 1  1 018 F i gur e   5  s how s  t h e  I - V   a nd  P - V   char acte r istic  c ur ves  a t   2 5 %   s o f t   sha d i n g .   F rom   th is  f ig ure ,   i t s   c lea r   tha t   t he   m ax i m um  pow er   ( P m ) ,   t he  v o lta ge   a t   pea k   p o w e r   ( V p m)   a n d  fil l   f act or  ( F F )  ar e  decr ease d   a s  the   m odu le  s u b j e c t ed  t o  s h ad i n g   eff e c t .   The  o u t p u t   p ow e r   i s  r e duce d   b y  a b o u t   4 1%  i n  r e fe r e nc e  to  t h e   n o n - sha d i n g case .  U nder   har d  s ha di n g   e f f e c t  w i t h   t he sam e sha d i ng p e r c e n t a ge  ( 2 5 %  sh ading )   t h e   o utpu t   po wer  i s   r e duce d   by  a b ou t   5 7 %   as  s h o w n   i n  F i gur e  6.   T he  o pen  c i r c ui t   v o l ta ge   ( Voc)   s ti l l   a p p rox i ma te l y   a t  th e   sam e   va lue s   w h ile  t h e   s hor t  c i r c u i t   cur r ent  ( I sc)  and  pe ak  p ow er   c ur r e nt  ( I p m)   a r e   w i d e l y   r e duc ed.   F i gur e s   7   t o  1 1   r e pr esent  the  per f o r m a n ce   o f  m o d u l e   w hen   t h e   sh a d in g  i n cr e a sed  t o   h ig h   val u es,   i. e .   50 %,   75%,   an d  1 00%.  It  i s  clea r  from   the   e x t r acte d   r esul t  t h e  e f f e c t  of   s had i ng  on   t he  p er f o r m a n ce  of   m odu les.   A l s o,   t he  h a r d  sha d i ng  ha s  mor e   e ffe c t   o n  t h e  p a nel’ s  p e rfor ma nce.   A s  t h e   sh adi n g  i n cre a se s,   t he  pow e r   o f  t h e   modu le  d e c r e ases.   I n   F i gur e  11,   t he   o u t pu t  of  m o d u le  a p p r oac h e d   t o  ze r o   w h i ch  i s  the  nor m a l   c a se  due  t o  non- ex isti ng  o f   s olar   r adia tio n  d u e   to  f ull  sha d ing  e f f e c t .  F i gur e s   7   t o  1 1   r e pr esent  the  per f o r m a n ce   o f  m o d u l e   w hen   t h e   sh a d in g  i n cr e a sed  t o   h ig h   val u es,   i. e .   50 %,   75%,   an d  1 00%.  It  i s  clea r  from   the   e x t r acte d   r esul t  t h e  e f f e c t  of   s had i ng  on   t he  p er f o r m a n ce  of   m odu les.   A l s o,   t he  h a r d  sha d i ng  ha s  mor e   e ffe c t   o n  t h e  p a nel’ s  p e rfor ma nce.   A s  t h e   sh adi n g  i n cre a se s,   t he  pow e r   o f  t h e   modu le  d e c r e ases.   I n   F i gur e  11,   t he   o u t pu t  of  m o d u le  a p p r oac h e d   t o  ze r o   w h i ch  i s  the  nor m a l   c a se  due  t o  non- ex isti ng  o f   s olar   r adia tio n  d u e   to  f ull  sha d i n g  e f f e c t .          F a ctor s    A mpli t u de     I sc   5 .4 91  A  I p m   3 .7 99  A  V oc   21. 54 4  V   V p m   20. 07 8  V   P m   75. 8 5 8   W   F F   64. 12  %      F i gur e   5.   S o f t   s ha di n g   on  2 5 %   o f  t h e   pa n e l  ar ea      F a ctor s  A m pli t u d e   I sc  7 . 7 6 0   A   I p m  6 . 9 7 2   A   V oc   21. 1 2 5   V   V p m  7 . 9 8 2   V   P m   55. 6 19  W  FF  3 4 . 17  %     F i gur e  6.   H a r d  sha d in g  on  2 5 %   o f  the  pa ne l  ar e a       F a ctor s    A mpli t u de     I sc   7 .2 50  A  I p m   6 .6 28  A  V oc   19. 45 3  V   V p m   7 .9 53  V  P m   52. 7 0 0   W   F F   37. 37  %      F i gur e  8.   H a r d  sha d in g  on  5 0 %   o f  the  pa ne l  ar e a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J  P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N :  2088- 86 94       An alys is o f   t h e hard a nd  s o ft s h a d i n g   im p a c t  on  p h o t o v o l t a i c m odu le  … ( M us ta fa H a m i d  Al- J um a i l i )   1 019 F i gur e   1 2   i l l us tr ates  t he   e f f e c t   o f   sha d in g  o n   one   c e ll  i n si de  t h e  pa nel  w h ic h  l i es  a t  t h e   lowe st   l e f t.  Eve n   one   c e l l  is  s h a de d;   t he   o u t pu t  p o w er   i s  r e d u c e d   b y  a bou t  5 7%  o f  the   to tal   powe r   ( i . e.   1 - 5 5 . 81 4 / 12 9 . 140= 56 .78 % ) .   A s   t h e l o cat i o n   of  a   s h a d e d   cell   v a r i es ,   t h e n   t he  r educ ti o n  o f   p o w e r   w i l l   r e m a i n  has  the  sa me   p r e v i ous  e ff ec t  i n   F ig ur e   12,   a nd  t h e   eff e c t   i s  s how n  in  F igur e  13  w h ic h  r e pr ese n t s   t he  s ha di ng  on  one   c el l   lie s  a t   t h e   m id d l e  of   t he   p a n e l .   F i g u r e   1 4  show s  the   e ffe c t   o f   sh adi n g  i n   c ase  o f   o n e   r o w   i s  ful l y  sha d e d .   F r om  t h i s  fi g u r e ,   the   out pu t  p o w e r   is  a lso  a ppr oa che d   t o  zer o.   F inal l y ,   F i gur e   15  s u m m a r izes  t he   r e sults  o f  t h e  s h ad i ng  ef fec t   a t  di ff er e n t   per c enta ge s  w i th  s of t  a n d   har d   s h a di n g .       Fa ct or s    A m p litude    I sc   1 . 595  A  I pm   1 . 478  A  V oc   20. 366  V   V pm   19. 072  V   P m   28. 181  W  F F   86.78  %      F i gur e   9.   S o f t   s ha di n g   on  7 5 %   o f  t h e   pa n e l  ar ea         Fa ct or s    A m p litude    I sc   0 . 421  A   I pm   0 . 399  A   V oc   18. 048  V   V pm   9 . 675  V   P m   3 . 875  W   F F   50. 71  %    F i gur e   1 0 .   H a r d   s ha di n g   on  75%   o f  t h e  pa ne l  a r ea       Fa ctors    A m p litude    I sc   0 . 021  A  I pm   0 . 018  A  V oc   15. 247  V   V pm   14. 852  V   P m   0 . 263  W  FF   80. 35  %      F i gur e  1 1 .   S ha di n g   on  1 0 0 %  of   t he  p a n el  a r e a     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94  I n t   J Po w   El e c   &  Dr i  Sy st ,  Vo l . 1 0 ,  No . 2 ,   Ju n e   2 019 :    1 014 –   1 02 1  1 020 Fa ctors    A m p litude    I sc   7 . 793  A  I pm   7 . 228  A  V oc   21. 705  V   V pm   7 . 725  V  P m   55. 814  W  FF   33. 00  %      F i gur e  1 2 .   S h a d i n g  on  t h e   l o w e st  l ef t   ce ll  of   t he  p a n e l       Fa ct or s    A m p litude    I sc   8 . 212  A   I pm   7 . 365  A   V oc   21. 769  V   V pm   7 . 721  V   P m   56. 836  W  F F   31. 79  %     F i gur e  1 3 .   S h a d i n g  of   o ne  cel l  loc a t e d   a t  t h e  m i dd le  o f   pane l .       Fa ctors    A m p litude    I sc   0 . 216  A  I pm   0 . 156  A  V oc   21. 349  V   V pm   22. 086  V   P m   3 . 451  W  FF   74. 89  %      F i gur e  1 4 .   S h a d e  of  t he   e n tir e   m i ddle  r o w   of   t he  p ane l           F i gur e  1 5 .   S u mm a r y  of  r esul ts  f or   b ot h  har d   a nd  sof t   s ha d i ng  a t   d i f f e re nt  sh a d i ng  p erc e nt a g es   f r o m  0 % to  100 %.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Analy s is o f   the  har d a nd s o f t  s h a d i ng  im p a c t  on p h o t o v o l t a ic  m odu le  …   (Mus ta f a  H a m i d Al-J um a i l i )  1 021 5.   CONCLUSION  I n   t h i s  s t ud y,  t he   e ffe c t   o f  the   hard   a n d   so ft  s ha di n g   on  P V   m o dul e   p e rf o r man c e   wa s  i nve st i g a t e d   b y  us i n g  t h e   s o lar m o d u le  tes ter.  The  re s ul ts s ho w   t h a t  t he s ha din g ca n p l a y  a n impor ta n t  ro l e   i n   t h e  pe rform anc e   of  P V   sys t em s.  T he  s ola r   m odu le  t e s te r  w a s  use d   t o  s i m u late  t he   s tan d a r d  su n  r a dia t i on  (10 0 0 W/m 2 ) .   T he   ou tpu t   p ow er   o f  m o d u l e  w a s  r e duce d   b y  41%   w hen   the   sh a d in g  w a s  2 5 %   of   t h e   p an e l   a re a  an d  t h e  po wer  o f   modu le  w a s   z e r o  a t   c omple t e   ha rd  s had i ng  c a se.   Whe n   o ne   c ell   w a s  sh ade d ,  t h e   po wer  red u c ed   b y  57%.  S o ,   it  i s   i mporta n t   t o   ch o o se  t he  s ui ta ble   s i t e   f or  i nst a l lin g  t h e  sol a r  sy st e m   t o  g e t   t h e  ma x i m u m  po wer  f r om  t h e   modu les.       ACKNOW LEDG M E N T  Th is  r ese a rc h is sup port e d  an d r e vise d by  th e   S c ientif i c  C o m m i t t e e  in  t he   R e n ew ab le En e rgy  Re sear ch Ce n t e r   at  t he  U nive r s i t y of A n b ar .      REFE RENCES    [1]   Y.  J ian g ,  J.  A .   A.  Q ah ou q  an d  M .   O rab i ,  "M atl a bs o l ara  P V /Ps p ice   H yb ri d  Sim u l a tio n  M o deli ng   o f   S o l a r  PV  Cell/Modu l e,"  i n   T w ent y -Si x th Ann ual  Con f eren ceApp li ed Po wer El ectr onics Co nfe r ence  an d E x p o s i t i o n   ( A PEC) ,  6-1 1   m arch -2 01 1,   201 1.    [2]   S.  S amal  a nd  P .   K.  H ota,   “ Pow e r  Quality  I mpr o vement  by  Sol a r  Ph oto - vo lt aic   /  Win d   E nergy   Int e grat ed  S ystem  U s i n g   Un i f ie d   P o w e r   Qu a l i t y  C o nd it io ne r , ”  Int e rn ati o n a l  Jo u r n a l  o f   Po wer Electr onics  and D r ive  Syst em  (I J P E D S ) , Vo l .   8 , No .   3 , S eptember 2 01 7 ,  p p.  14 1 6 – 1 4 2 6 .   [3]   H.  T sa i,  " Insola t i o n -o rie n te d  mo d e l  o f   p ho to vo l t a i c   mo du le   u s i n g   M a tlab/Si m u link , "   Sol ar  Energy ,   v o l .   84,   no.   7 ,   pp .   1 318 -13 2 6 , 2 010 .     [4]   S y af arud di n ,   E .  Karatep e   a n d   T .   H iy ama,   " Po lar  coo r d i n a te  f u zzy   c ont rol l er  b ased   r eal-t im e  m a x i m u m - p o w e r  po in t  con t ro l of ph o t o vo lt a i c s y stem,"  Re n e w a bl e  En e r g y , vo l . 3 4 , no .   1 2, p p.  25 9 7 - 2 6 0 6 , 20 0 9 .     [5]   E.  V .  P a rask eva d ak i  an d  S .   A .  P a path anas si ou,  " E v al uati on   o f   M P P  Volt a g e  and  Power  of   m c- Si   P V  Modul e s  in   Parti a l Sha d ing C o nditions , "   I E EE T r an sa c tio n  on  En e r gy  Co nv e r sio n ,  v o l .   2 6,  no.   3 ,  20 11.    [6]   Kas h ifIs haq u e,   Z .   S a l a m  and  S y af arud di n,   " A  com p reh e ns ive  M a t l a b  Si mu lin k   PV  s ys te m  s i mu la to r   wi th   p a r tia l   sh adi ng  capabi l ity   bas e d  o n  t wo -di ode  m o d e l , "   So l a r E n e r g y ,  v o l.   8 5,  p .  2 2 1 7–2 2 2 7,   2 0 11.    [7]   Kas h i f I s haq u e,  Z .   S a l a m ,  H.   T a h e r i  an d  S y a f a r udd i n ,   "M od el i n g   a nd  si mulat i o n   o f   ph ot ov o ltaic  ( PV ) sy st em  du r in g  part ial  shading   base d  on  a   t w o - d i o d e  m o d e l , "   Simu lat i o n  Mod e l l i ng  Prac t i c e  a n d   Th e o ry ,   v o l.   19,    p.   1 6 13– 62 6,  2011.    [8]   H.  P atel   a n d   V .  Ag arwal ,   " M a tl ab-b a s ed  m od eli ng  to   s tu dy   t he  e f f ects   o f   p art i al   s ha d i ng   on  P V   a rray   characteri stics,"   IEEE  T r a n s a c t ion  o n  E n er gy  Convers i o n ,   vo l. 23 , n o .  1 , p p.  3 02 -3 1 0 , 20 0 8 .     [9]   Mohammed  Q a s i m   T aha,  M u s t a f a   H .   A l -Ju m aili,  A bdul l a h  Khali d   A h m ed,  " M od eli n g   th e  diel ectri c  med i ums  impac t   o n  co axial  transmis si on   l ine  perf orman ce" ,   Jou r n a l  o f   E ngin e er in g  and A p p l i e d  S c ien ces ,   Volu me  1 3   I s su e 20 , 20 1 8 .   [10]   Yo un es  S .  Alwan ,   M oh am mad   Sam i   Z i d an ,  M oham m ed   Q as im   T ah a,  " Eva l u at io n  o f   M o b ile  M icro wav e   E lect ric  F i el d  S e veri ty  a t   A l -D oo r  Resid e n t i a l  Co m p le x   i n   Iraq",   Ind o n e si an Jo urn a l of   Elect rica l  E ngi neer ing and  Com put er S c ien ce  ( I JEECS) ,   V o l   14,   N o  3: J un e 20 19 .     [11]   G.   W a l k e r,  " Ev alu a tin g  MP PT   C on verter  T op ol o g ies  Us ing  M a tlab  P V   M o d e l," U n i v ers i ty o f   Qu een sl and,  20 1 6 .   [12]   E.  H .  S a bbar,   M .  H .   S aleh,   S.   M .   S a l i h  an d  S .   H .  S a lih,  " D epo s i tion   of   S eT e/S i   T h i n  F ilm  v ia  T hermal   Ev apo r at io n , "  American Journa l of Co n d en sed Ma tter Ph ysi c s ,  vo l .   3 ,  n o .  5,  p p.   119-12 2,   2 0 13.    [13]   E h s a n   H .   S a b b a r ,  M u s t a f a .   H .   S a l e h  a n d  S a l i h  M .   S a l i h ,   " A   F a b r i cated  S o l ar  C ell  f r om  Z n O /a-S i/ P o l y m e rs,"  In te rn at io na l J o urna l o f  Adv a n c e d  S c ie n c e  an d Te c h no log y ,   vo l.   44,   p p .   8 9-98 ,  J u l y ,  2 0 1 2 .    [14]   M o h a mm ed   Q as im  T ah a,  A ym e n   L piza,  " D e si g n   a   N ew  P W M   S w i tch i n g   T ech nique  in  M u ltilevel  Conver t e rs",  IEEE Connecti c ut  Conference on  Indust r i a l   Electronics  Technol o gy  &  A u t o mat i o n   2016 ,  Universit y   o f   B r i d gepor t ,  CT,  Un i t ed  S ta t e s  of  Am e ri ca,   O ct ob er  1 4 ,   2 0 16 –   Octo ber  1 5 ,   20 16 .   [15]   M .   V il lal v a,  J .  G azo li  and   E.   F il h o ,  "M od eli n g   an d   ci rcui t  b a se d   sim u l a ti on   o f   ph o t ovo lt a i c  array s , "   i n  Pr oceedi n g s   of  Po wer Elect r o n i cs   Confer ence , Bon ito , Brazil, 2 00 9.   [16]   Ab delk ader  M e z ou ari,  R .  E l g o u r i,  M .  A l areqi ,   K .   Mat e ur,  H .   D ah o u 4 ,   L .   H lou,   “ A  New   P h ot ov oltaic  B l o c k s  M u t u ali zati o n   Sy st em  f o r   M i c ro-Gri ds   U s i ng   a n   A r du in o  Board  an d   L ab view ”  Inte rn at ion a l  J o urna l  o f  Powe r  El ectro n i cs  a n d   Dr ive S y s t em  ( I JPEDS) ,  V o l .   9 ,   No .   1 ,   M a rch  2 0 1 8 ,   p p.   9 8 - 104  [17]   C .  S .   C h i n ,   P .  N e e l a k a n t a n ,   S .   S .  Y a n g ,  B .   C h u a  a n d   K .   T .  K .   T e o,  " Eff ect  o f   P a rtially  S ha ded  Condi tion s   on  P h o t ov o l ta i c   A rray ’s  M ax im um  P o w er  P oint T rackin g, "   IJ SS ST ,  v o l. 1 2,  n o.  3,   pp .  5 2 - 59 ,   2 0 1 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.