I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   9 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 8 ,   p p .   13 5 6 ~ 13 6 6   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v9 .i 3 . pp 13 5 6 - 13 6 6          1356       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JP E DS   Effec o Dust  Ac cu m ula tion  o n t h Per for m a nce of   P ho tov o ltaic  P a n els in  Des ert Co u ntries :  A  C a se  St u dy  f o M a dina h,  Sa udi  Ara bia       M .   B eng ha ne m 1 ,   A.   Al m o ha mm e di 2 ,   M .   T a uk ee K ha n 3 ,   A.   A.   Al - M a s hra qi 4   1, 2, 3, 4 P h y sic s De p a rt m e n t,   F a c u lt y   o f   S c ien c e ,   Isla m ic Un iv e rsit y ,   M a d in a h ,   S a u d A ra b ia   1 In tern a ti o n a Ce n tre  o f   T h e o re ti c a P h y sic s,  ICT P ,   S trad a   Co st iera ,   1 1 3 4 0 1 4   T ries te,  Italy       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   A p r   2 1 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   J u l   18 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   A u g   2 ,   2 0 1 8       T h e   p re se n re se a rc h   sh o w th e   e ff e c o f   d u st  a c c u m u latio n   o n   t h e   su rf a c e   o f   p h o to v o lt a ic  ( P V)  m o d u les ,   w h ich   c a u se   lo ss e i n   t h e ir  o u t p u t   p o w e r.   W e   g o t   2 8 %   o f   lo ss e in   o u tp u p o w e r   a M a d in a h   c it y   d u rin g   6 0   d a y o f   d u st  a c c u m u latio n .   T w o   w a y w e r e   u se d   t o   stu d y   th e   e ff e c o f   d u st  o n   t h e   P m o d u les   o f   t y p e   m o n o c r y sta ll in e   sili c o n th e   q u a n ti tativ e   a n d   th e   q u a li tativ e   a p p ro a c h e re sp e c ti v e ly .   A   m o d e b a se d   o n   d u st   d e n sity   is  u se d   to   d e term in e   th e   lo ss e o f   o u t p u t   P V   p o w e r.   W e   p ro p o se   to   a d d   a n   im p o rtan t   p a r a m e ter   n o ted   d u st  a c c u m u latio n   c o e ff i c ien (% /mg . c m - 2 ),   in   d a ta  sh e e o f   P m o d u les   m a n u fa c tu re r.   In   a d d it io n ,   a n   in telli g e n c lea n in g   s y ste m   is   p ro p o se d ,   u sin g   th e   n o t io n   o f   d u st  d e n sity ,   to   sta rt  c lea n in g   w h e n   a n   a d m issib le  v a lu e   o f   p o w e lo ss e is  re a c h e d .   T h is  p ro c e ss   a ll o w m in im izin g   th e   e ff e c o f   d u st.   K ey w o r d :   D u s t e f f ec ts   P er f o r m a n ce   o f   P m o d u le s   P h o to v o ltaic   p o w er   lo s s es   Co p y rig h ©   201 In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Mo h a m ed   B en g h a n e m ,     P h y s ic s   Dep ar t m e n t,  Fac u lt y   o f   Scie n ce ,   I s la m ic  U n i v er s it y   i n   Ma d in a h ,   Sau d A r ab ia.   E m ail: b en g h an e m _ m o h a m ed @ y a h o o . f r       1.   I NT RO D UCT I O N       I n   r en e w ab le  en er g y   s o u r ce s ,   s o lar   en er g y   is   t h m o s u s e d   in   m an y   ap p licatio n s   a n d   p h o to v o ltaic   s y s te m   is   t h p r in cip al   ele m e n f o r   i n v esti g atio n .   I n   f ac t,   m a n y   r esear ch e s   f o cu s   o n   th e   d esig n   a n d   ec o n o m i c   s tu d y   f o r   th u s o f   p h o to v o ltaic   ( P V)   s y s te m   [ 1 ] ,   th u s o f   m a x i m u m   p o w er   p o in tr ac k er   ( MPPT )   t o   i m p r o v th e f f icie n c y   o f   P s y s te m   [ 2 ,   3 ]   an d   also ,   th u s o f   h y b r id   s y s te m   to   i m p r o v th p er f o r m an ce   o f   P s y s te m   [ 4 ] .   A ll   o f   th e s e   r esear ch es   ar e   ca r r ied   o u t   to   i m p r o v t h e f f icie n c y   o f   s o la r   ce lls .   I n   co n tr ast,   th er ar f ac to r s   t h at   af f ec t   t h e   ef f icie n c y   o f   s o lar   ce l ls   s u c h   as  h ig h   te m p er at u r an d   th e   ac cu m u lat io n   o f   d u s o n   s o lar   p an els,  esp ec iall y   in   d eser t r eg io n s .       Sau d A r ab ia  is   d eser ar ea   w it h   co n d itio n s   o f   h ig h   te m p e r atu r e,   d r o u g h a n d   f r eq u en s an d   s to r m s .   T h r eg io n   o f   Ma d in a h   is   ar id   an d   s e m i - ar id   r eg io n   with   f r eq u en s an d   w h i r l w i n d s .   I n   th i s   ex tr e m e   en v ir o n m e n t,  t h ac c u m u lat io n   o f   d u s a n d   h i g h   a m b ie n te m p er at u r ar n at u r al  p r o ce s s   c h ar ac ter ized   b y   th is   e n v ir o n m en t   [ 5 ] Ma d in ah   ar ea   is   ch ar ac ter ized   b y   b i g   p o ten tial  o f   s o lar   en er g y   a n d   m a n y   ap p lica tio n s   o f   P s y s te m s   ca n   b d o n [ 6 ] .   T h am b ie n te m p er at u r is   b et w ee n   4 0   °C   an d   5 0   °C   d u r in g   th s u m m er   m o n t h s   an d   s o m et i m e s ,   is   o v e r   5 0   °C .   T h er is   lo w   r elati v h u m id it y   a n d   m o d er ate  w i n d   s p ee d .   T h p r o b lem   en co u n ter ed   is   t h e f f ec t   o f   t h en v ir o n m e n ta p ar a m eter s ,   w h ic h   ar h i g h   te m p er at u r an d   d u s ac cu m u latio n   o n   th s u r f ac o f   P p an els.  T h ese  t w o   p ar am e ter s   r ed u ce   co n s id er ab ly   t h ef f icie n c y   o f   s o lar   p an els.   Fo r   th ese  r ea s o n s ,   w ex p ec t h at  it  is   n ec e s s ar y   to   a n al y s is   t h i m p ac o f   d u s ac cu m u lati o n   o n   th o u tp u p o w er   o f   P m o d u les a n d   it s   e f f icie n c y .   R e lated   to   t h p r ese n w o r k ,   d u s w o u ld   also   r e f er   to   t h d u s s to r m s ,   w h ich   ar v er y   o f ten   p r ese n i n   Sa u d A r ab ia  a n d   p ar ticu lar l y   i n   M ad in ah   r e g io n .   T h i m p a ir m e n o f   t h ef f icie n c y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       E ffect  o Du s t A cc u mu la tio n   o n   th P erfo ma n ce   o P h o t o vo lt a ic  P a n els in . . .   ( M.  B en g h a n e m )   1357   o f   th s o lar   p an els  is   co n s id er ed   as  th m o s i m p o r tan r ese ar ch   p r o b lem   s i n ce   it  is   r elat ed   to   th lo w er   P   p o w er   o u tp u t.   T o   an al y ze   th ef f ec o f   d u s o n   s o lar   p an el' s   e f f ic ien c y ,   it  r eq u ir es  f o cu s   o n   th b lo ck i n g   f ac to r   tr an s m is s io n   o f   s u n li g h t.  Du to   th th ic k   l a y er   o f   d u s t   ac cu m u lated   o n   t h s u r f ac e   o f   P p an els,  th e   p er f o r m a n ce   o f   th P p an els  is   af f ec ted .   Ma n y   s cie n ti f i w o r k s   h a v s t u d ied   th p h en o m e n o n   o f   d u s t   ac cu m u lat io n   i n   s o lar   P in s t allatio n s .   T h d u s ac c u m u lat i o n   o n   t h s u r f ac o f   t h P p an els  d ec r ea s e s   th e   ir r ad ian ce   tr an s m itta n ce   d u r i n g   t h d a y   b y   a n   a v er ag e   b et w ee n   0   a n d   8   a f ter   a n   ex p o s u r p er io d   o f   s ev er al  m o n t h s   [7 ] .   T h ese  lo s s es  co u ld   r ea ch   1 5 i n   d r y   ar e as  [ 8 ] .   A   s ig n i f ica n d eg r ad ati o n   in   th e f f icie n c y   o f   P m o d u le s   is   o b s er v ed   f o r   d u s ac cu m u latio n   d u to   th s a n d   u p   to   1   g / m 2 ,   lin ea r   r elatio n   h as  b ee n   p r o p o s ed   to   co r r elate   th d eg r ad atio n   in   e f f icie n c y   to   th a m o u n o f   d u s t   ac cu m u lated   o n   th m o d u le  s u r f ac e   [9 ] .   Dif f er e n s tu d ie s   h av e   b ee n   i n v esti g ated   o n   t h i m p ac t   o f   d u s o n   t h e f f icie n cies   o f   P p an el s .   D u s t   ac cu m u lat io n   d eg r ad es  m o r cr iticall y   t h e f f ic ien c y   o f   a m o r p h o u s   an d   m o n o cr y s talli n s ilico n   P Vs  t h a n   th e   p an el's te m p er atu r o r   r elati v e   h u m id it y   [ 10 ] .   D u s t a cc u m u la tio n   d u r i n g   d r y   p er io d s   o f   m o r th a n   6 0   d a y s   ca n   r ed u ce   p r odu ctio n   o f   P s y s t e m s   u p   to   1 5 [ 1 1 ] .   An o th er   s tu d y   h as  i n v est ig ated   t h e f f ec o f   d u s o n   th e   d eg r ad atio n   o f   P m o d u les  d ep lo y ed   in   te m p er ate  cli m a t r eg io n .   T h au th o r s   s tate  t h at  th to tal  co s o f   p r o d u ctio n   lo s s e s   o f   1 3   p o l y c r y s talli n e   s ilico n P m o d u le s   ca u s ed   b y   d u s ( US$   5 . 4 7 )   is   lo w er   t h a n   to tal   clea n i n g   co s ( US$   7 8 ) .   T h er ef o r e,   n o   clea n in g   p r o ce d u r is   r ec o m m e n d ed   f o r   t h g r id - co n n ec ted   P s y s te m   s i m u lated   i n   t h ca s s t u d y   [ 12 ].   A   r ec en w o r k   s tate s   t h a th ir r ad ian ce   tr an s m i ttan ce   is   a f f ec ted   b y   d u s t   ac cu m u lat io n it   w as  f o u n d   t h at  th r elati v tr a n s m itta n ce   lo s s   w a s   5 5 af ter   4   m o n t h s   o f   d u s ac c u m u lat io n   [ 13 ] .   I n   th tr o p ical  cli m ate  o f   T h ailan d ,   1 1 r ed u ctio n   i n   ir r ad ian ce   tr an s m it tan ce   f o r   a   p er io d   o f   3 0   d ay s   h as  b ee n   f o u n d   [ 1 4 ] .   A   n e w   co r r elatio n   h as  b ee n   f o u n d   to   h elp   p h o to v o lta ic  s y s te m   d e s ig n er   to   p r ed ict  th a m o u n o f   b ea m   s o lar   r ad iati o n   th at  w o u ld   r ea ch   t h s u r f ac o f   th m o d u le s   as  f u n ctio n   o f   s an d   d u s t   p ar ticles  s ize  an d   a m o u n ac c u m u lated   o n   t h s u r f ac w h e n   t h e y   ar u s e d   i n   d u s t y   e n v ir o n m en ts   [ 1 5 ] .   A   w id r an g o f   r es u lt s   s h o w s   t h at  p an els   w i th   lar g er   tilt   a n g le s   r esu lt s   i n   less   d u s ac c u m u la ti n g   o n   p an els  g i v i n g   lo w er   tr an s m i ttan ce   d r o p .   Ho w e v er ,   s m all  p ar ticles  s till   af f ec s o lar   m o d u le  e f f ic ien c y   s i g n i f ica n tl y   t h an   bi g g er   o n e s .   A b u n d a n ce   i n   d u s ac cu m u latio n   lead s   to   th e   s o lar   ce lls   d eter io r atio n   i n   q u a lit y   a n d   f ill  f ac to r .   A l s o ,   th p er f o r m an ce s   o f   PV  an d   th er m al  p an el s   h av b ee n   m ea s u r ed   d u r in g   s ev er al  m o n t h s   o f   o u td o o r   co n d itio n s   i n   Sa u d A r ab ia  [ 1 6 ] .   Fo r   th P m o d u le,   t h av er ag d eg r ad atio n   r ate  o f   t h e   ef f ic ien c y   w as  7 %   p er   m o n t h .   An   e x p er i m e n tal   s tu d y   o f   th e   i m p ac o f   ac cu m u latio n   o f   d u s o n   t h e   ar ea   o f   P p an els  h as   also   b ee n   d o n [ 1 7 ] .   Dif f er en t y p es  o f   d u s w it h   d if f er en p h y s i ca p r o p er ties   w er u s ed   in   t h is   s t u d y   b y   u s i n g   a   s o lar   s i m u lato r   as   ir r ad ian ce   s o u r ce .   T h e   au th o r s   s tated   th a t   th r es u lt s   d ep en d   o n   s e v er al   p ar am eter s   as  t h e   m ai n   d u s m a ter ial,   th d e n s it y   o f   d u s a n d   th s ize  o f   d u s p ar ticles.  A   co m p u ter ized   m ic r o s co p s y s te m   h a s   b ee n   p r esen ted   f o r   an al y zi n g   t h p h y s ic s   o f   d u s p ar tic les  [ 1 8 ] .   T h is   eq u ip m e n all o w s   r e s ea r ch er s   to   d eter m in t h p ar ticle  s ize  o f   d u s a n d   th p er ce n tag e   o f   s u r f ac co v er ed   b y   d u s t.  Ma n y   c ases   ar s h o w n   f o r   th u s o f   s u c h   m ea s u r e m en t   s y s te m   f o r   t h s t u d y   o f   P th er m a p a n els.  T o   s tu d y   th ef f ec o f   air   d u s t   co n ce n tr atio n   an d   w i n d   v elo c it y ,   w i n d   tu n n el  e x p er i m e n t s   h av b ee n   u s ed   [ 1 9 ] .     An o t h e r   n e w   e x p er i m e n tal   w o r k   [ 2 0 ]   h as  i n v esti g ated   to   s tu d y   t h i m p ac o f   d u s ac c u m u latio n   o n   s o lar   m o d u le  i n   d eser en v ir o n m en t.   T h av e r ag e   d eg r ad atio n   r ate   o f   th e   ef f icie n cie s   o f   t h p a n els   ar e;  6 . 2 4 %,  1 1 . 8 an d   1 8 . 7 4 d eter m i n ed   d u r in g   t h p er io d s   o f   o n d a y ,   s ev e n   d a y s   a n d   3 0   d ay s .   I n   t h i s   w o r k   t h a u t h o r s   h a v u s ed   s o lar   s i m u lato r   as   lig h t so u r ce .     An   e x p er i m e n tal  w o r k   h as   b ee n   i n v e s ti g ated   to   s t u d y   t h e f f ec t   of   d u s t   o n   t h tr an s p ar e n co v er   o f   s o lar   co llecto r s   [ 2 1 ].   T h is   w o r k   s h o w s   th r es u lt s   o f   th i n f lu e n ce   o f   d u s o n   t h tr an s m itta n ce   o f   g las s   co v er   u n d er   ar id   cli m atic  co n d itio n s .   A   n e w   w o r k   ab o u t h ef f ec t s   o f   v ar io u s   f ac to r s   o n   s o lar   p an els  p o w er   an d   e f f ic ien c y   h as   b ee n   d o n e   [ 2 2 ] .   T h au th o r s   s t u d ied   t h f ac to r s   af f ec ti n g   d u s t   ac cu m u latio n   an d   th e ir   ef f ec ts   o n   th tr an s m is s io n   co ef f icien o f   g las s   f o r   s o lar   ap p licatio n s .   R ec e n tl y ,   w o r k   s h o w ed   th at  in   7 0   d ay s   te s p er io d ,   u p   to   2 2   %   tr an s m i s s io n   co e f f icien lo s s ,   is   ca u s ed   b y   th e   ac cu m u lat io n   o f   d u s o n   t h e   s u r f ac [ 23 ] .   T h tr an s m is s io n   co ef f icien t lo s s   h a s   b ee n   r ed u ce d   to   0 . 5   % b y   u s i n g   Na n o   co atin g   d ep o s ited   o n   g las s   s a m p les  to   cr ea te  s e lf - c lean i n g   p r o p er t y .   I n   a n o th er   n e w   w o r k   [ 24 ] ,   th r es u lts   i n d icate   th at  a f ter   7 0   d ay s   w it h o u r ain in g ,   6 . 0 9 8 6   ( g / m   2 )   d u s w a s   ac cu m u lated   o n   th s u r f ac e,   w h ich   ca u s ed   2 1 . 4 7   ( %)  r e d u ctio n   in   th p o w er   o u tp u t.     I n   o u r   w o r k   w e   h a v co n s id er ed   r ea co n d itio n s   b y   s t u d y in g   th e f f ec o f   d u s t   o n   t h p er f o r m an ce   o f   s o lar   p an els.   W p r esen t   m ea s u r e m en t s   o f   d i f f er en t   p ar a m eter s   o f   s o lar   p an e l   a n d   t h o u tp u t   p o w er   lo s s e s   p r o d u ce d   b y   th e   ac cu m u latio n   o f   d u s t.   T h ex p er i m e n h as b ee n   ca r r ied   o u t a t M ad i n ah   ci t y   ( latit u d 2 5 . 4   °N,  lo n g it u d 4 . 5   °W ,   altitu d 6 0   m ,   Sa u d A r ab ia) .   Ou r   ai m   is   to   s ea r ch   an   e x p er i m e n tal  s et u p   to   av o id   an d   to   m i n i m ize  t h ef f ec o f   d u s ac cu m u lat io n   o n   o u tp u p o w er   a n d   ef f icie n c y   o f   s o lar   ce ll s .   W also   p r o p o s an   in telli g e n clea n in g   s y s te m   u s i n g   t h n o tio n   o f   d u s d en s it y   t o   s tar clea n in g   w h en   w r ea c h ed   th ad m i s s ib le   v alu o f   p o w er   lo s s es.  A l s o ,   w p r o p o s an   i m p o r tan p ar a m eter   w h ich   w h a v ca lled   d u s ac cu m u latio n   co ef f icie n t ( %/ m g .   cm - 2 ) ,   w h i ch   s h o u ld   b g i v en   i n   d ata  s h e et  o f   P p an el  m an u f ac t u r er .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 8   :   13 5 6     13 6 6   1358   Fo r   th i s ,   w p r ese n t   i n   n e x s e ctio n   t h m et h o d o lo g y ,   b y   p r esen ti n g   t h e x p er i m e n tal   m ea s u r e m e n ts   an d   s h o w i n g   t h ef f ec o f   d u s o n   I ch ar ac ter izat io n   a n d   ef f icien c y   o f   s o lar   p an els.  T h th ir d   s ec tio n   i s   a   d is cu s s io n   ab o u d i f f er en r es u lts   o b tai n ed   an d   ab o u clea n in g   p r o ce s s ,   w h ic h   is   p r o p o s ed   to   m i n i m ize  t h e   d u s t e f f ec t.  T h co n cl u s io n   is   g iv e n   i n   th la s t sect io n .       2.   ME T H O DO L O G Y   T h ai m   o f   t h is   p ap er   is   to   ca l cu late  p o w er   lo s s e s   d u e   to   d u s ac cu m u latio n   o n   t h ar ea   o f   P p an els  w h ic h   h av e   b ee n   a lr ea d y   ca lib r ated   u s i n g   p y r a n o m eter   Kip p   an d   Z o n e n   a s   r e f er en ce   ( T y p e:C MP 2 1 ) .   On P V   p an el  h as  b ee n   clea n ed   d ail y   an d   th o th er   h as  n o b ee n   cl ea n ed   th r o u g h o u th ex p er i m en ( 6 0   d ay s ) .   T h e   test   o f   t h t w o   s o lar   p an els  u s e d   h as b ee n   d o n as f o llo w s   b elo w .     2 . 1 .   E x peri m ent a M ea s u re m e nts o f   D us t   E f f ec t   In   th in tr o d u ctio n th ef f ec o f   d u s o n   th p er f o r m a n ce   o f   s o lar   p an els  w as  h ig h li g h ted .   W h av u s ed   t h clea n in g   s y s te m   m a n u al l y   f o r   clea n in g   t h s o lar   m o d u les   as  s h o w n   i n   t h ex p er i m en tal  s c h e m o f   Fig u r eu r e.   T h t w o   p an el s   ar o r ien ted   s o u th   w ith   ti lt e q u al   to   th latitu d o f   Ma d i n ah   ci t y .   W h av r eg i s ter ed   th c u r r en t - v o lta g ch ar ac ter i s tic  o f   t w o   P p an els,  o n w it h   clea n in g   s y s te m   ( C L S)  ev er y   d a y   an d   t h e   o th er   w a s   k ep i n   o u td o o r s   co n d itio n s .   Fo r   th i s ,   w h av u s ed   t h   f o llo w in g   i n s tr u m en t s :   1   P VP 2 5 4 0 C   ( P V - E n g in ee r i n g   ( P v e)   G m b H,   P VP 2 5 4 0 C ,   Ger m an y ) .   T h P VP M2 5 4 0 C   is   p o r tab le  m ea s u r in g   s y s te m   w it h   lo ca l   b atter y   s u p p l y   an d   b atter y   c h ar g er   i n   d u r ab le  alu m i n u m   h o u s in g .   T h is   eq u ip m e n i s   co n s tit u ted   b y   a   lo ca P C   w it h   h i g h -   L C D   d is p lay   an d   th u s   it s   f u n ctio n   is   i n d ep en d en o f   o th er   d ev ices.  Ho w e v er ,   w ca n   co n n ec an   e x ter n a co m p u ter   to   th is   d e v ice  f o r   d ata   tr an s f er   an d   an al y ze   t h co llected   v al u es  v ia  s tan d ar d   USB   in ter f ac e.   T h P VP is   ac ce s s ib le  f r o m   t h f r o n p an el   k e y s   an d   an   o n - s cr ee n   m e n u .   A   p r o g r a m   d escr ib i n g   d i f f er en f u n ctio n s   allo w s   t h u s er   to   f a m il iar ize  ea s il y   w i th   t h i s   d ev ice.       2   So lar   R ad iatio n   Se n s o r   ( P V - E n g i n ee r i n g   ( P v e)   G m b H,   SO Z - 0 3 ,   Ger m a n y ) .   T h SO Z - 0 3   is   ca l ib r ated   ir r ad ian ce   r ef er en ce   s e n s o r   w i th   Mo n o cr y s talli n   ce ll tec h n o l o g y .   T h len g th   o f   th lead   is   1 0   m .   3   T em p er atu r s u r f ac s en s o r   ( P V - E n g in ee r i n g   ( P v e)   G m b H ,   P t1 0 0 ,   Ger m a n y ) .   Fo r   th e   m ea s u r e m en t   o f   th b ac k   s u r f ac te m p er at u r o f   t h s o lar   p a n el  u n d er   test ,   w e   u s t h te m p er atu r e   s u r f ac s en s o r   P T 1 0 0 ,   s tain less   s teel  h o u s in g ,   te m p er atu r r an g is   b et w ee n     - 3 0 °C   to   +1 0 5 °C ,   ac cu r ac y   r e s p ec tin g   to   DI 1 /3   B .   ca b le  1 0   m .   4   T h er m o co u p le  o f   t y p f o r   m ea s u r in g   t h a m b ie n t te m p er atu r e .   5   Dig ital   Mu l ti m eter   ( P ea k T e ch ,   3 6 9 5 ,   Ger m a n y )   u s i n g   th er m o co u p le  f o r   co llectin g   th a m b ien t   te m p er atu r e .               ( a)   ( b )       Fig u r e   1 .   E x p er i m en tal  Set u p   o f   Du s A cc u m u latio n   E f f ec t   ( a)   C lean ed   So lar   P an el  1   an d   Du s t y   So lar   P an el  2 ; ( b )   P V P 2 5 4 0 C     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       E ffect  o Du s t A cc u mu la tio n   o n   th P erfo ma n ce   o P h o t o vo lt a ic  P a n els in . . .   ( M.  B en g h a n e m )   1359   T h I ch ar ac ter is tic s   o f   t h t w o   s o lar   p an els   u s ed   ar p r ese n ted   i n   Fi g u r e   2 .   A l s o ,   T ab le1   s h o w s   t h e   p ar am eter s   o f   th t w o   s o lar   p an els b ef o r d u s t.            Fig u r e   2 .   C u r r en t - Vo lta g an d   P o w er - Vo ltag C h a r ac ter i s tic   f o r   So lar   P an el  1   ( clea n )   an d   P an el  2   ( D u s t y )       2 . 2 .     E f f ec t   o f   du s t   o n I - Cha ra ct er iza t i o n a nd   E f f i cienc y   o So la P a nels   T h i m p air m e n o f   t h e f f ici en c y   o f   th s o lar   p an el s   ca n   b co n s id er ed   as  t h m o s t   i m p o r tan t   p r o b lem s   e x p er ien ce d   b y   u s er s   o f   P s y s te m s ,   a n d   th u s   lo w er   p o w er   o u tp u t.  Sa u d A r ab ia  is   d eser ar e a   w it h   co n d it io n s   o f   h i g h   te m p er atu r e,   d r o u g h a n d   f r eq u e n t   d u s s to r m s .   I n   t h i s   ex tr e m e   en v ir o n m e n t,  t h e   ac cu m u lat io n   o f   d u s is   n atu r al  p r o ce s s   ch ar ac ter ized   b y   th i s   en v ir o n m e n t.  T h o u tp u o f   t h e n er g y   d ec r ea s es d ay   b y   d a y   b ec au s th in cr ea s in g   ac c u m u lat io n   o f   d u s t a n d   n e g lect  o f   clea n li n e s s .   I n   th i s   p ar t,  w p r ese n t h i m p ac o f   n at u r al  d u s ac c u m u latio n   o n   t h P m o d u le  a n d   th w a y   to   av o id   th is   p r o b le m .     2 . 2 . 1 .   E f f ec t   o f   D us t   o n I - Ch a ra ct er iza t io n   T h v ar iatio n   in   ac c u m u lat io n   o f   th d u s allo w s   d if f er en t r an s m itta n ce   o f   li g h in to   t h s o lar   ce ll,  th u s   lead in g   to   s m all  r an d o m   s u r f ac es  o n   t h s o lar   p an el  w i th   p ar tial  s h ad i n g   f r o m   i n cid e n s o lar   ir r ad iatio n .   T h m aj o r   p r o b lem   en co u n ter ed   in   Sau d A r a b ia  in   P ap p licatio n s ,   is   t h en v ir o n m en co n d itio n s ,   w h ich   ar e   ch ar ac ter ized   b y   h i g h   te m p er a tu r es  a n d   f r eq u e n d u s s to r m s .   Fo r   th is   p u r p o s e,   w h a v c o n ce n tr ated   o n   t h ef f ec o f   d u s d en s it y   o n   t h I - c h ar ac ter izatio n   o f   s o lar   m o d u les.  W p r esen in   t h i s   s ec tio n   f u n d a m e n ta l   co n ce p t o f   w h y   an d   h o w   d u s af f ec ts   s o lar   p an el  p er f o r m a n c e.     T o   s h o w   t h e f f ec o f   d u s ac cu m u lat io n ,   w e   s t u d y   th e   ef f e ct  o f   d i f f er e n co n ce n tr at io n s   o f   d u s o n   th s o lar   p an els,  w h ic h   its   c h a r ac ter is tics   ar p r esen ted   in   T ab le  1       T ab le  1 .   T h p ar am eter s   o f   T w o   So lar   P an els Used   B ef o r Du s A cc u m u latio n   P a r a me t e r s   S o l a r   p a n e l   1   S o l a r   p a n e l   2   S i z e   ( c m 2 )   6 8 4   6 8 4   S o l a r   i r r a d i a t i o n   ( W / m 2 )   8 3 2   8 2 1   C e l l   T e mp e r a t u r e   ( o   C)   50   50   A mb i e n t   T e mp e r a t u r e   ( o   C)   39   39   I sc  ( A )   0 . 6 0   0 . 5 9   V o c   ( V )   1 9 . 8   1 9 . 8   I mp p   ( A )   0 . 5 6   0 . 5 5   V mp p   ( V )   1 5 . 8   1 5 . 9   F i l l   f a c t o r   ( %)   6 4 . 1   6 4 . 2   Ef f i c i e n c y   ( %)   1 1 . 6   1 1 . 5     T h d u s t a cc u m u latio n   o n   t h s o lar   p an el  s u r f ac p r o d u ce s   s p o ts   w ith   d if f er e n t d en s it y   o f   d u s t p ar ticle s   as p r esen ted   in   F ig u r e   3.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 8   :   13 5 6     13 6 6   1360         0 . 0 2 0 0 g   ( 0 . 6 6   m g /c m 2 )   0 . 0 1 0 0 g   ( 0 . 3 3   m g /c m 2 )   Clea n         0 . 1 6 0 0 g   ( 5 . 2 9   m g /c m 2 )     0 . 0 8 0 0 g   ( 2 . 6 5   m g /c m 2 )   0 . 0 4 0 0 g   ( 1 . 3 2   m g /c m 2 )   ( a)   Dif f er en D u s t D en s it y           ( b )   Sp o ts   Va r iatio n   f o r   S m all  A r ea   o f   th So lar   C ell   Fig u r e   3 .   Du s A cc u m u latio n   w it h   Di f f er en t D u s t S u r f ac D en s it y   f o r   3 0   cm o f   So lar   P an el  A r ea       T h ese  s p o ts   v ar y   in   s h ap e,   lo ca tio n   an d   d u s d en s it y .   So ,   t h d u s h as  d ir ec e f f ec b y   m i n i m izi n g   th e   p er f o r m a n ce   o f   P ce lls .   So ,   d u s ac c u m u latio n   allo w s   t h r ed u ctio n   o f   t h o p en - cir c u it   v o ltag e   an d   th e   s h o r t - cir cu it  cu r r en t,  as  s h o w n   i n   Fi g u r e . 4 .   Fo r   th is   m ea s u r e m e n t,   w h a v u s ed   So u r ce   Me ter   ( Keith le y   I n s tr u m e n ts ,   2 4 2 0 ,   USA )   at  s o lar   ir r ad iatio n   o f   8 6 0   W /m 2   a n d   ce ll te m p e r atu r o f   4 0 O C.   Fig u r e   5   s h o w s   t h ef f ec o f   d u s d en s it y   o n   o u tp u p o w er   o f   s o lar   p an els  in   f u n ctio n   o f   v o lta g at  ir r ad iatio n   o f   8 6 0   W /m 2 .   W n o te  th at  t h o u tp u t p o w er   is   r ed u ce d   w it h   i n cr ea s i n g   d u s t d en s it y .     T h r ep r esen tatio n   o f   lo s s e s   th at  o cc u r s   at  t h o p en - cir cu i v o lt ag e,   t h s h o r t - cir c u it  cu r r en an d   o u tp u t p o w er ,   ar r ep r esen ted   in   Fi g u r e   6 .                 Fig u r e   4 .   E f f ec t o f   Du s A cc u m u latio n   De n s it y   o n   I - Fig u r e   5 .   E f f ec t o f   Du s A cc u m u latio n   De n s it y   o n   Sp o ts   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       E ffect  o Du s t A cc u mu la tio n   o n   th P erfo ma n ce   o P h o t o vo lt a ic  P a n els in . . .   ( M.  B en g h a n e m )   1361   C h ar ac ter is tic   Ou tp u t P o w er   o f   So lar   P an el       Fig u r e   6 .   E f f ec t o f   Du s A cc u m u latio n   De n s it y   o n   Sh o r t C ir cu it C u r r en ( I SC ) ,   Op en   C ir c u i t V o ltag ( V OC an d   Ou tp u t P o w er   ( P )   o f   So lar   P an els       I n   t h c u r v ab o v e,   i n cr ea s i n g   d u s t   ac cu m u latio n   lead s   to   r ed u ctio n   in   th e   o p en - cir cu it   v o ltag ( Vo c) ,   th s h o r t - cir cu i c u r r en ( I s c)   an d   i n   t h o u tp u t   p o w er   ( P M) .   T h er ef o r e,   to   h i g h lig h t   t h lo s s es   as   r es u lt  o f   r i s e   in   d u s t,  w h a v ca lc u lated   t h p er ce n tag o f   lo s s   f o r   Vo c,   I s an d   P M.   T h lo s s   o f   t h Vo is   ap p r o x i m ate l y   1 5 if   d u s ac c u m u latio n   r is es  u p   to   5 . 2 9   m g /c m 2 .   A l s o ,   th is   lo s s   o f   t h o p en - cir c u it  v o lta g co u ld   b e   n eg lec ted ,   b y   co m p ar i s o n   w it h   th lo s s   o f   t h s h o r t - cir c u it c u r r en t;  w h ic h   is   ap p r o x i m atel y   8 6 %.    T ab le  2   r ep r esen ts   th lo s s es  o f   o u tp u p o w er   w it h   d u s ac cu m u lat io n   f o r   th m i n s o lar   p an el  u s ed .   T h v ar iatio n   o f   c u r r en t   ( IM )   co r r esp o n d in g   to   t h v ar i atio n   o f   d u s ac c u m u latio n   d u r in g   5 . 2 9   m g /c m 2   i s   0 . 0 4 8 8   A t h u s   th e   r ate  o f   d ec r ea s is   8 5 %.  Als o ,   t h v ar iati o n   o f   v o lta g ( VM )   i s   0 . 2 0 1 4   co r r esp o n d in g   to   th r ate  o f   d ec r ea s o f   1 2 %.   T h m a x i m u m   v ar iatio n   f o r   p o w er   o u tp u i s   0 . 0 8 6 4   W ,   w h ich   co r r esp o n d   to   t h r ate   o f   d ec r ea s o f   8 7 %.  T h is   in cr ea s e   i n   ac cu m u latio n   o f   d u s w i ll  lead   to   t h lo s s   o f   r es u lti n g   p o w er .   T h is   m ea n s   i f   a   clea n   s o lar   p an el  o f   t y p m o n o cr y s tall in s ilico n ,   : w i ll p r o d u ce   1 0 0   w a tt ,   d u s t a cc u m u latio n   o f   5 . 2 9   m g /c m 2   d en s it y   lead s   to   th at  t y p o f   p an e l p r o d u ce s   o n l y   1 3   w a tts   d u r i n g   lo n g   p e r io d s   o f   ti m e.         T ab le. 2   T h P ar am eter s   o f   I M V M   an d   P M    v s .   Di f f er e n ce   o f   Du s A cc u m u latio n   D u st   a c c u m u l a t i o n   d e n si t y ( mg / c m 2 )   I SC   ( A )   V OC   (V)   I M   ( A )   V M   (V)   P M   ( W )   Ef f i c i e n c y   ( %)   0   0 . 0 7 7 6   2 . 3 2 1   0 . 0 5 7 4 3   1 . 7 3 2 3   0 . 0 9 9 5   1 3 . 8 7 9 1   0 . 3 3   0 . 0 6 6 3   2 . 2 9 6   0 . 0 5 2 0 6   1 . 6 9 1 9 9   0 . 0 8 8 1   1 2 . 2 8 8 6   0 . 6 6   0 . 0 5 7 6   2 . 2 7 7   0 . 0 4 4 0 0   1 . 7 1 2 1   0 . 0 7 5 3   1 0 . 5 0 9 5   1 . 3 2   0 . 0 4 2 7   2 . 2 1 8   0 . 0 3 3 3 7   1 . 6 5 1 8 1   0 . 0 5 5 1   7 . 6 8 9 8   2 . 6 5   0 . 0 2 4 3   2 . 1 8 8   0 . 0 2 0 4 6   1 . 6 7 2 0 2   0 . 0 3 4 2   4 . 7 7 2 5   5 . 2 9   0 . 0 1 0 4   1 . 9 7 3   0 . 0 0 8 5 8   1 . 5 3 0 9   0 . 0 1 3 1   1 . 8 3 2 4       2 . 2 . 2 .   E f f ec t   o f   D us t   o E f f i ciency   o f   P M o du les   T o   an aly s is   th i m p ac o f   d u s o n   s o lar   p an e l ' s   p er f o r m an ce ,   it  r eq u ir es  f o cu s   o n   th e   b lo ck in g   f ac to r   tr an s m is s io n   o f   s u n lig h t.  T h p r esen ce   o f   t h ick   la y er   o f   d u s ac cu m u lated   o n   t h ar ea   o f   P p an els,  af f ec ts   t h p er f o r m a n ce   o f   P p an els.  Fo r   th at,   th p h o to - cu r r en is   d ir ec tl y   r elate d   to   th n u m b er   o f   p h o to n s   ab s o r b ed   th u s   it is   p r o p o r tio n al  to   th s o l ar   ir r ad iatio n   [ 25 ] .   A ls o ,   th P p o w er   o u tp u t i s   p r o p o r tio n al  to   th s o lar   ir r ad iatio n .     I n   t h p r ev io u s   F ig u r e   4 ,   t h d ec r ea s in   th e   v o lta g f o r   g i v en   d u s ac cu m u latio n   r is e   is   p r o p o r tio n atel y   lo w er   th an   th d ec r ea s i n   cu r r e n t.   C o n s eq u en t l y ,   t h is   in c r ea s e   in   ac cu m u latio n   o f   d u s w il lead   to   th lo s s   o f   r esu lti n g   p o w er .   So ,   th to tal  ef f ec o n   p o w er   te n d s   to   b th s a m e f f ec to   th at  o n   c u r r en t.  A s   s h o w n   i n   Fi g u r e 7 ,   if   th d u s t a cc u m u latio n   r i s es u p   to   5 . 2 9   m g /c m 2 ,   w g et  8 7   % o f   ef f icie n c y   lo s s .       T h ef f ic ien c y   o f   t h s o lar   p a n el   [6 ]   is   r ed u ce d   ac co r d in g   t o   th E q u at io n   ( 1 ) .   A ls o ,   i n   a d d itio n   to   th e   ef f ec t o f   te m p er at u r e,   d u s t a cc u m u lat io n   p la y s   m aj o r   f ac to r   in   d eter m i n i n g   t h s o lar   p an el  ef f icien c y .                       ( 1 )   G OC SC G M M IN OUT H A FF V I H A V I P P Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 8   :   13 5 6     13 6 6   1362                                                      W h er e   I M   an d   V M   r e p r esen th m a x i m u m   c u r r en a n d   v o ltag g i v en   b y   s o lar   ce ll,  A   is   th a r ea   o f   s o lar   ce ll  ( m 2 )   a n d   H G   is   th e   in te n s it y   o f   i n cid en t   s o lar   ir r ad iatio n   ( W/m 2 ) .   FF   r ep r esen t s   t h f ill   f ac to r   o r   o f   s o lar   p an els.           Fig u r 7 .   E v o lu tio n   o f   E f f i cie n c y   a n d   E f f icie n c y   L o s s   vs   D u s De n s it y       3.   DIS CU SS I O N   Du s ac c u m u lat io n   li m its   t h lig h tr an s m it tan ce   o r   lead   to   d if f er e n tr an s m i ttan ce   o f   li g h in s id th e   s o lar   ce ll.  So ,   it  s ig n i f ica n tl y   af f ec ts   t h p er f o r m an ce   o f   P V   m o d u le.   D u t h l ig h t - g e n er a ted   cu r r en i s   d ir ec tl y   r elate d   to   th n u m b er   o f   p h o t o n s   ab s o r b ed   th u s   it  i s   p r o p o r tio n al  to   th s o lar   ir r ad iatio n .   A ls o ,   t h P p o w er   o u tp u is   p r o p o r tio n al  to   th s o lar   ir r ad iatio n .   T h ca lcu latio n   o f   en er g y   lo s s es  d u to   th p r esen ce   o f   d u s h a s   to   b esti m ated   i n   d if f er en w a y   f o r   s ta n d - alo n P s y s te m   a n d   s o lar   tr ac k in g   s y s te m .   Fo r   o u r   ex p er i m en tal  s tu d y ,   w e   h a v u s ed   t w o   ap p r o ac h es  to   s tu d y   t h p h en o m e n o n   o f   d u s t   o n   th e   s o lar   p an els  e f f ec in   Ma d i n a h   s ite.   T h s t u d y   p er io d   f o r   m ea s u r e m e n w a s   f o u r   m o n t h s   o f   d u s ac cu m u latio n   ( Ma y - Au g u s t 2 0 1 7 ) .         3 . 1 .   T he  Q ua ntit a t iv A pp ro a ch   Fo r   m ea s u r i n g   th ac cu m u lati o n   o f   d u s d u r in g   ce r tain   p er io d   o f   tim e,   w h a v u s ed   s o lar   p an el  f o r   th s p ec if ica tio n   at  ST C   co n d itio n s .   I n   o u r   e x p er i m e n tal   wo r k ,   w h av e   u s ed   60   d a y s   f o r   n at u r al  ac c u m u la tio n   o f   d u s to   ca lcu late   th r es u lti n g   lo s s   o f   o u tp u p o w er .   I n   T ab le  3 ,   th v ar iatio n   o f   cu r r en ( I M )   c o r r esp o n d in g   to   th v ar iat io n   o f   d u s ac c u m u latio n   d u r in g   60   d a y s   i s   0 . 1 5 4 1   A th u s   t h r ate  o f   d ec r ea s is   2 6 %.   A l s o ,   th e   v ar iatio n   o f   v o ltag ( V M )   is   0 . 7 1 8 2   V   c o r r esp o n d in g   to   th e   r ate  o f   d ec r ea s o f   4% .   T h m ax i m u m   v ar iat io n   f o r   p o w er   o u tp u t i s   2 . 7 3 2 0   W ,   w h ich   co r r esp o n d   to   th r ate  o f   d ec r ea s o f   2 8 %.       T ab le  3 .   T h P a r am eter s   o f   I SC V OC I M V M   an d   P   v s .   Day s   o f   Du s A cc u m u lat io n   D u st   a c c u m u l a t i o n   ( D a y s)   I SC   ( A )   V OC   (V)   I M ( A )   V M   (V)   P   ( W )   0   0 . 6 3 0 6 2   2 0 . 0 1 0 4 7   0 . 5 9 1 7 6   1 6 . 1 0 5 0   9 . 4 6 6 2 4   6   0 . 6 2 3 5 3   2 0 . 0 0 2 6   0 . 5 7 8 1 2   1 6 . 1 0 5 0   9 . 3 1 0 6 6   12   0 . 6 1 8 7 1   1 9 . 8 4 2 2 1   0 . 5 6 8 5 8   1 5 . 8 8 3 6   8 . 8 6 0 4 8   23   0 . 6 0 9 9   1 9 . 7 6 8 7 3   0 . 5 6 3 1 2   1 5 . 7 3 9 3   8 . 5 8 1 5 9   31   0 . 5 9 5 7 1   1 9 . 3 6 3 1 7   0 . 5 5 9 0 3   1 5 . 2 5 8 9   8 . 5 3 0 2 4   40   0 . 5 8 3 7 1   1 9 . 0 9 7 5 6   0 . 5 2 7 6 7   1 5 . 2 5 8 9   8 . 2 1 2 8   42   0 . 5 4 0 2 1   1 9 . 1 0 1 4 9   0 . 4 9 7 6 7   1 5 . 3 5 7 3   7 . 6 4 2 8 3   60   0 . 4 5 9 4 8   1 8 . 9 2 6 3 9   0 . 4 3 7 6 6   1 5 . 3 8 6 8   6 . 7 3 4 2 8       T h d ec r ea s in   th e   v o lta g e   f o r   g i v en   d u s ac c u m u latio n   r is i s   p r o p o r tio n atel y   lo w er   th a n   th e   d ec r ea s in   c u r r en t.  C o n s eq u en tl y ,   t h is   in cr ea s e   i n   ac c u m u latio n   o f   d u s t   w ill   lead   to   t h lo s s   o f   r es u lti n g   p o w er .   So ,   th e   o v er all   ef f ec t o n   p o w er   ten d s   to   b s i m ilar   to   th at  o n   c u r r en t.  O n   a n o th er   h a n d ,   th e   v ar iat io n   o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       E ffect  o Du s t A cc u mu la tio n   o n   th P erfo ma n ce   o P h o t o vo lt a ic  P a n els in . . .   ( M.  B en g h a n e m )   1363   s h o r cir cu it  c u r r en ( I SC )   co r r esp o n d in g   to   t h v ar iatio n   o f   d u s ac cu m u latio n   d u r in g   6 0   d ay s   i s   0 . 1 7 1 1   A ;   th u s   t h r ate   o f   d ec r ea s is   2 7 %.  A ls o ,   t h v ar iatio n   o f   v o lta g ( V OC )   i s   1 . 0 8 4   co r r esp o n d in g   to   t h r ate   o f   d ec r ea s o f   5 %.  So ,   w ca n   s a y   th at  t h e f f ec o n   lo s s es  o f   V OC   an d   I SC   ten d s   to   b s i m ila r   to   th at  o n   V M   an d   I M ,   r esp ec tiv el y .   T h is   i n cr ea s e   in   ac c u m u latio n   o f   d u s w i ll  l ea d   to   th d ec r ea s o f   e f f icie n c y   ac co r d in g   o f   t h e   lig h t - g e n er ated   cu r r en t ( I PV )   wh ich   i t ' s   d ep en d in g   o n   t h s o la r   ir r ad iatio n   as  m en t io n ed   in   t h r elatio n   ( 1 ) .     T h u s o f   ex p er i m en tal  r es u l ts   f o r   th l i m i ted   n u m b er   o f   d a y s   i s   n o en o u g h   to   co n cl u d ab o u th e   r esu lti n g   lo s s es  o f   o u tp u p o w er .   T h er ef o r e,   w n ee d   lar g m ea s u r e m en o v er   t h y ea r   an d   to   r ep ea th ese  m ea s u r e m e n t s   f o r   ea ch   t w o   m o n t h s   i n   o r d er   to   g et  m o r ac cu r ac y   an d   t h en   b etter   r esu lts .   T h is   h elp s   u s   to   b u ild   d atab ase  o f   th b eh a v i o r   o f   d u s t o n   s o lar   ce lls   d u r i n g   th y ea r   i n   Ma d in a h   s ite.       3 . 2 .   T he  Q ua lita t iv Appro a ch   I n   th i s   ap p r o ac h ,   w h a v u s e d   th n o tio n   o f   d u s d en s it y ,   w h ic h   allo w s   u s   to   d eter m in th lo s s es  o f   o u tp u P p o w er   f o r   s m a ll  ce ll   r ef er en ce .   T h id ea   i s   to   e s tab lis h   a   r elatio n   b et w ee n   n at u r al  d u s t   ac cu m u lat io n   d u r i n g   d a y s   i n   t er m   o f   d u s d e n s it y   a n d   o u tp u P p o w er .   Fo r t u n atel y ,   w e   h av e   m ea s u r ed   th e   d en s it y   o f   d u s ac cu m u latio n   an d   t h P o u tp u t   p o w er   at   th s a m e   m ea s u r e m e n co n d itio n s   ( 8 6 0   W / m - 2 40 o C ) .   Fo r   th is ,   w e   h a v c h o s en   t h lo s s   o f   o u tp u t   p o w er   o f   ce ll  r e f er en ce   as  lin k   to   d ed u ct  t h d en s it y   o f   d u s t a cc u m u latio n   f o r   test ed   s o lar   ce ll.    T h r ep r esen tatio n   o f   d u s ac c u m u lat io n   d en s it y   v s .   lo s s e s   o f   o u tp u p o w er   allo w   u s   to   m ea s u r t h d en s it y   o f   d u s ac cu m u l atio n   f o r   th s tu d ied   s o lar   p an el ,   k n o w i n g   t h lo s s e s   o f   o u tp u p o w er   as  it  is   m en tio n ed   i n   Fig u r e   7 .   B y   f it t in g   t h e x p er i m e n tal  d ata,   w e   f i n d   an   e m p ir ical  eq u atio n   th a g i v es   th e   d en s it y   o f   d u s ac c u m u la tio n   i n   f u n cti o n   o f   lo s s e s   o f   o u tp u p o w er .   W p r o p o s to   u s th is   eq u ati o n   to   ca lib r ate  th s o lar   p an e u s ed   as  r e f er en ce .   I n   f ac t,  th id ea   is   to   ca lc u lat th d en s it y   o f   d u s t   ac cu m u l ated   o n   th s t u d ied   s o lar   p an el  k n o w i n g   th lo s s es   o f   o u tp u t p o w er   o f   s o lar   p an el  ca lib r ated .   A th f ir s t,  w h av u s ed   th e   p o ly n o m ial  f itti n g   w h ich   g a v u s   th co r r elatio n   co e f f icie n o f   0 . 9 8 4   an d   th r eg r es s io n   m o d el  is :     D=7 . 3 5 ×1 0 - 4   L 2   6 5 . 9 × 1 0 - 4 +0 . 1 8             ( 2)     So ,   in   o r d er   to   i m p r o v th ad j u s t m e n t c o ef f icie n t,  w h a v t ested   th e x p o n e n tial  m o d el  wh ich   g a v e   u s   b etter   co ef f icien t o f   0 . 9 9 8 .   So ,   th e m p ir ical  eq u atio n   c h o s en   is   g i v en   as  f o llo w :       ( 3 )     W h er L   is   th lo s s es o f   o u tp u t p o w er   ( %)  an d   D   is   th d u s ac cu m u lat io n   d en s it y   ( m g /c m 2 ).   Fo r   d u s t   ac cu m u latio n   e f f ec t,  it  i s   n ec es s ar y   to   h ig h li g h th e n er g y   lo s s e s   p r o d u ce d   b y   d u s i n   d eser ar ea s ,   lik Ma d in a h   s ite.   I n   f ac t,  in   s u ch   lo ca tio n ,   lo s s e s   r ea ch   h ig h   v al u es   an d   s o   af f ec t h e   p er f o r m a n ce   o f   s o lar   m o d u le s   d u e   to   t h d ec r ea s o f   i ts   e f f icien c y   an d   th e n   t h e   ef f icie n c y   o f   p h o to v o ltaic   s y s te m s   b ec a m e   lo w er .   T h ex p ec ted   lo s s es  ca u s ed   b y   th ac cu m u lat io n   o f   d u s t,  w h ic h   h elp s   i n   p r ed ictin g   an n u al  e n er g y   y ield   in   s p ec i f ic  ar ea   to   k n o w   w h eth er   c lea n in g   p r o ce s s   tech n o lo g y   s h o u l d   b in v e s ted   i n   o r   n o t.  W s u g g e s an   i m p o r tan t   f ac to r   ca lled   s an d   d u s ac c u m u latio n   co e f f ic ien ( - 1 6 . 4 5   %/ m g . c m - 2 ) ,   w h ic h   s h o u ld   b ad d e d   in   d ata  s h ee o f   P p an els  m a n u f ac t u r e r .   I n   f ac t,  in   d ata  s h ee o f   P p an els  th er i s   co ef f icie n o f   te m p er atu r es  ( % / o C )   w h ich   g i v es  t h lo s s es   o f   o u tp u p o w er   o f   P p an el  f o r   1 o C   in cr ea s i n   te m p er atu r e.   So ,   it i s   m u c h   b et ter ,   if   t h P p an els  s h o u ld   b in s talled   in   lo ca tio n s   w it h   b ig   co n ce n tr atio n   o f   d u s t ,   to   ad d   in   th d ata  s h ee th n e w   co e f f icien w h ic h   ca lled   Sa n d   Du s ac cu m u latio n   co ef f icie n t   (% / m g . c m - 2 ) .       3 . 3 .   Clea nin g   P ro ce s s   As  m e n tio n ed   p r ev io u s l y ,   d u s p lay s   s i g n i f ica n r o le  in   d e cr ea s in g   th P p o w er   o u tp u t   in   d eser t   ar ea s .   T h u s ,   ac h ie v i n g   g o o d   en er g y   co llectio n   e f f icie n cie s   r eq u ir es  co n s ta n c lean i n g   o f   t h P m o d u le s .   Usu al l y ,   f o r   t h lar g e   ar ea   o f   s o lar   p an els,   w ater   i s   u s ed   in   th clea n i n g   p r o ce s s ;   b u t   in   ar id   r eg io n s ,   t h lac k   o f   w a ter   r eq u ir es  f o r   alter n ativ clea n in g   p r o ce s s es  t h at   ca n   m i n i m ize  t h a m o u n o f   w a ter   r eq u ir ed .   Su s tain ab le  clea n i n g   m et h o d s   ar e   p ar ticu lar ly   i m p o r tan in   lar g s ca le  u ti lizatio n   o f   s o lar   p an els.  T h er is   v ar iet y   o f   m eth o d s   t h at  ca n   b u s ed   to   clea n   th P m o d u les.  Ma n u al  clea n i n g   is   t h m o s o b v io u s ,   b u it  co m e s   at  th co s o f   lab o r s   an d   it  is   th m o s ti m co n s u m in g   m et h o d .   An   alter n ati v th at  i s   b ein g   ex ten s iv e l y   in v e s ti g ated   r elies   o n   th e   u s e   o f   s e lf - clea n i n g   co atin g s   t h at   m i n i m ize  d u s t   ac cu m u latio n .   Stu d ie s   s h o w   t h at   s u p er - h y d r o p h o b ic  s u r f ac e s   e x h ib it   s el f - clea n in g   p r o p er ties   [ 25 - 28 ] .   I n   o u r   ex p er i m e n tal  w o r k ,   w h a v u s ed   t h m a n u al  clea n i n g   m et h o d   b ec au s th ar ea   o f   th s o lar   p an el  u s ed   is   s m all  o n e.   Fo r   lar g P ar ea ,   w e   37 . 0 47 . 0 93 . 34 L e D Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 8   :   13 5 6     13 6 6   1364   p r o p o s an   i n telli g e n clea n i n g   s y s te m   ( Fi g u r e . 8 )   u s in g   t h n o tio n   o f   d u s d en s it y   to   s tar clea n i n g   w h en   w e   r ea ch ed   th e   ad m i s s ib le  v al u o f   p o w er   lo s s es   u s i n g   t h m o d el  L o s s es - P o w er   d en s it y   ( 3 ) . T h is   p r o ce s s   allo ws   m i n i m izi n g   t h ef f ec t o f   d u s t.           Fig u r e. 8 .   I n tellig e n t c lea n i n g   s y s te m   b ased   o n   d u s t d en s i t y   m ea s u r e m en t       So ,   d ail y   clea n i n g   o f   t h P p an els   w o u ld   b i m p o r tan t   b u t h i s   w il i n cr ea s t h m ain te n an c e   co s ts .   T h er ef o r e,   w s u g g es also   u s i n g   d if f er en alter n at iv w a y s   f o r   m an u al  clea n in g ,   to   b ec o n o m ical   an d   g i v h i g h   ef f ic ien c y .   O f te n ,   w s u g g es u s th co ati n g   m et h o d s   [ 2 6 ] .   Var iab les  s u ch   as  th co m p o s i tio n   an d   m a n u f ac t u r i n g   p r o ce s s   o f   th co ati n g ,   t h t y p o f   d u s t,  w ea t h er   co n d itio n s   ( e. g .   h u m id it y   a n d   te m p er atu r e)   an d   t h eir   in ter ac tio n s   s h o u ld   b s t u d ied   th o r o u g h l y   to   b ab le  to   d ev elo p   co atin g   h a v in g   s e lf - clea n i n g   p r o p er ties .       4.   CO NCLU SI O N   T h ef f ec o f   t h te m p er at u r an d   d u s ac cu m u latio n   o n   th P p an el  s u r f ac w as  a n al y ze d   at   Ma d in ah   s ite,   w h ic h   is   c h ar ac ter ized   b y   d eser en v ir o n m e n t.  W s t u d ied   th i m p ac o f   d u s o n   I V   ch ar ac ter is tic  a n d   ef f icie n c y   o f   s o lar   p an els.    A lt h o u g h   o u r   d ata  ar li m ited   in   ti m e,   w m a n ag ed   to   d esc r ib q u alitativ e l y   t h d u s ac c u m u lat io n   d ep en d en ce   o n   Ma d i n a h   e n v ir o n m e n t.  T h o b j ec tiv is   to   f i n d   t h e f f ec o f   d u s o n   t h p er f o r m a n ce   o f   p h o to v o ltaic  p an els.  So ,   t h is   wo r k   h as  h ig h li g h ted   th i m p ac t   o f   d u s t o n   t h I - a n d   P - ch ar ac ter is tics   o f   P V   p an els  d u r in g   t w o   m o n th s   o f   d u s ac cu m u latio n   o n   th s o lar   s y s te m .   W co n clu d th at  all  s o lar   ce ll  p ar am eter s   (P M I M I SC R S R Sh   an d   FF)   ar a f f ec ted   b y   th d u s d ep o s its   o n   t h P p an els  s u r f ac e.   T h e   o u tp u p o w er   P M   lo s s   is   ab o u t   2 8 %,  if   d u s ac c u m u lat io n   r i s es  u p   6 0   d a y s .   Als o ,   t h s h o r t   cir cu it   cu r r en I SC   lo s s   ca n   r ea c h es  t h v alu o f   2 7 %.  Ho w ev er ,   t h o p en   cir cu it  v o ltag V OC  lo s s   is   ar o u n d   5   d u r in g   t h s tu d ied   p er io d .   I n   f ac t,  t h er w o u ld   h a v b ee n   q u ite  lar g lo s s   o f   m o d u le  ef f icie n c y   i f   s o lar   p an els  w er ex p o s ed   to   m o r d u s t y   ar ea s   i n   KS A   i n   g e n er al.   A lt h o u g h   r ain   ca u s es  t h clea n i n g   o f   m o d u le  an d   m i n i m ize   th ef f ec o f   d u s o n   s o lar   ce ll s ,   it  ca n n o b r elied   o n   it  f o r   clea n i n g   b ec au s th er ar litt le  r ain s   at  Ma d in ah   s ite  d u r i n g   th y ea r .   T h u s ,   t h P m o d u les  r eq u ir r e g u lar   clea n i n g   to   m i n i m ize  t h e f f ec o f   d u s an d   t h e n   m i n i m izi n g   t h ef f ic ien c y   lo s s .       ACK NO WL E D G M E NT S:    T h is   w o r k   w a s   s u p p o r ted   b y   th Dea n   o f   Sc ien t if ic  R e s ea r ch   o f   I s la m ic  Un i v er s i t y ,   M a d in ah ,   Kin g d o m   o f   Sau d A r ab ia,   u n d er   P r o j ec t n u m b er : 3 9 /6 5 .   A ll c o llab o r atio n   w o r k s   ar g r ate f u ll y   ac k n o wled g ed .       RE F E R E NC E S   [1 ]   H.  S h a h in z a d e h   e a l. ,   " De sig n   a n d   Eco n o m ic  S tu d y   f o Us e   th e   P h o t o v o lt a ic  S y ste m f o El e c tri c it y   S u p p ly   in   Isf a h a n   M u se u m   P a rk , "   In ter n a ti o n a J o u r n a o Po we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ( IJ PE DS ),   3   (1 ),   8 3 - 94  (2 0 1 3 ).     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       E ffect  o Du s t A cc u mu la tio n   o n   th P erfo ma n ce   o P h o t o vo lt a ic  P a n els in . . .   ( M.  B en g h a n e m )   1365   [2 ]   A .   Ha ss a n e a l. ,   " A   Ne Hig h   S p e e d   a n d   A c c u ra te  F P G A - b a s e d   M a x im u m   P o w e P o in T ra c k in g   M e th o d   f o r   P h o t o v o lt a ic  S y ste m s,"   In ter n a ti o n a J o u rn a o P o we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ( IJ PE DS ),   8   ( 1 ),     1 3 3 5 - 1 3 4 4   ( 2 0 1 7 ) .     [3 ]   H.  A b o u o b a id a   a n d   E.   B.   S a id ,   " P ra c ti c a P e rf o rm a n c e   E v a lu a ti o n   o f   M a x i m u m   P o w e P o in T ra c k in g   A l g o rit h m in   a   P h o t o v o lt a ic  S y ste m , "   In te rn a ti o n a J o u rn a o P o we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ( IJ PE DS ) ,   8   ( 4 ),     1 7 4 4 - 1 7 5 5   ( 2 0 1 7 ) .       [4 ]   A .   Lek b ir  e a l. ,   " T h e   Re c o v e r y   o f   En e rg y   f ro m   a   H y b rid   S y ste m   to   Im p ro v e   th e   P e rf o rm a n c e   o f   a   P h o t o v o lt a ic   Ce ll , "   In ter n a ti o n a J o u rn a o P o we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste m ( IJ PE DS ),   9   (3 ),   9 5 7 - 9 6 4   ( 2 0 1 8 ) .       [5 ]   M .   Be n g h a n e m   e a l. ,   P e rf o r m a n c e   o so lar c e ll s u sin g   th e r m o e lec tri c   m o d u le i n   h o sites ,   Re n e w a b le E n e rg y .   8 9 ,   51 - 5 9   ( 2 0 1 6 ) .     [6 ]   M .   Be n g h a n e m   e a l. ,   "   P e rf o rm a n c e o f   so lar  w a ter  p u m p in g   s y ste m   u sin g   h e li c a p u m p   f o a   d e e p   w e ll A   c a s e   stu d y   f o M a d in a h ,   S a u d A ra b ia , "   En e rg y   Co n v e rs io n   a n d   M a n a g e me n t ,   6 5 ,   5 0 - 5 6   ( 2 0 1 3 ).     [7 ]   S .   S e m a o u e a l. ,   Du st  Eff e c o n   Op t ica T ra n s m it tan c e   o f   P h o to v o lt a ic  M o d u le  G laz in g   in   a   De se rt  Re g io n ,   En e rg y   Pro c e d i a .   7 4 ,   1 3 4 7 - 1 3 5 7   (2 0 1 5 ).   [8 ]   S .   Ka lo g iro u   e a l. ,   On - site  P V   c h a ra c teriz a ti o n   a n d   th e   e ff e c o f   so il in g   o n   th e ir  p e rf o r m a n c e ,   En e rg y .   5 1 ,     439 - 4 4 6   ( 2 0 1 3 ) .   [9 ]   A h m a d   Y.  A l - h a sa n   a n d   A d e A .   G h o n e im ,   A   n e w   c o rre latio n   b e t w e e n   p h o to v o l taic   p a n e l' e ff icie n c y   a n d   a m o u n t   o f   sa n d   d u st ac c u m u late d   o n   t h e ir   su rf a c e ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o S u st a i n a b le E n e rg y ,   Vo l. 2 4 ,   4   ( 2 0 0 5 ).   [1 0 ]   F . A .   T o u a ti   e a l. ,   S tu d y   o f   th e   Eff e c ts  o f   Du st,  Re lativ e   Hu m id it y ,   a n d   T e m p e ra tu re   o n   S o lar  P V   P e rf o rm a n c e   in   Do h a Co m p a riso n   b e tw e e n   M o n o c ry sta ll in e   a n d   Am o rp h o u P V S ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o Gr e e n   En e rg y   1 0 ,   7   ( 2 0 1 3 ) .   [1 1 ]   B.   W e b e e a l. ,   P e rf o rm a n c e   Re d u c ti o n   o f   P V   S y ste m s b y   Du st D e p o siti o n ,   E n e rg y   P ro c e d ia,  5 7 ,   9 9 - 1 0 8   (2 0 1 4 ).   [1 2 ]   J.  T a n e sa b   e a l. ,   Du st  Ef fe c a n d   it Eco n o m ic  A n a l y sis  o n   P V   M o d u les   De p lo y e d   in   a   T e m p e ra t e   Cli m a t e   Zo n e ,   En e rg y   Pro c e d i a ,   1 0 0 ,   6 5 - 6 8   ( 2 0 1 6 ).   [1 3 ]   P .   F e rra d a   e a l. ,   Ch a ra c teriz a ti o n   o f   so il in g   o n   P V   m o d u les   i n   th e   A tac a m a   D e se rt,   En e rg y   Pro c e d ia ,   1 2 4 ,     547 - 5 5 3   ( 2 0 1 7 ) .       [1 4 ]   G .   M a st e k b a y e v a   a n d   S .   Ku m a r,   Eff e c o f   d u st  o n   th e   tran sm it t a n c e   o lo w   d e n sit y   p o ly e th y len e   g la z in g   in   a   tro p ica c li m a te,”  S o la En e rg y ,   2 ,   1 3 5 - 1 4 1   (2 0 0 0 ) .   [1 5 ]   A . Y.  A l - Ha s a n ,   A   n e w   c o rre latio n   f o d irec b e a m   so lar  ra d iatio n   re c e iv e d   b y   p h o to v o lt a ic  p a n e l   w it h   sa n d   d u st   a c c u m u late d   o n   it s su rf a c e ,   S o la r E n e rg y ,   6 3 (5 ) ,   3 2 3 3 3 3   (1 9 9 8 )   [1 6 ]   A . A . M .   S a id ,   Eff e c ts  o f   d u st  a c c u m u latio n   o n   p e rf o r m a n c e o th e rm a a n d   p h o to v o lt a ic  f lat - p late   c o ll e c to rs,”  Ap p li e d   E n e rg y ,   3 7 (1 ) ,   7 3 - 8 4   ( 1 9 9 0 )   [1 7 ]   M . S .   El - Sh o b o k sh y   a n d   F . M .   H u ss e in ,   Ef f e c o f   d u st  w it h   d if fe re n p h y sic a p ro p e rti e o n   th e   p e rf o r m a n c e   o p h o to v o lt a ic ce ll s,”   S o l a r E n e rg y ,   5 1 ( 6 ),   5 0 5 - 5 1 1   (1 9 9 3 ).   [1 8 ]   S .   Biry u k o v   e a l. ,   A n   o p ti c a s y ste m   f o th e   q u a n ti tativ e   stu d y   o f   p a rti c u late   c o n ta m in a ti o n   o n   s o lar  c o ll e c to r   su rf a c e s,”   Sol a r E n e rg y ,   6 6 ( 5 ),   3 7 1 - 3 7 8   (1 9 9 9 ).   [1 9 ]   D.  G o o ss e n a n d   E. V a n   Ke rsc h a e v e r,   Ae o li a n   d u st  d e p o siti o n   o n   p h o to v o lt a ic  so lar  c e ll s:  th e   e ffe c ts  o w in d   v e lo c it y   a n d   a irb o rn e   d u st co n c e n tratio n   o n   c e ll   p e rf o rm a n c e ,   S o la r E n e rg y ,   6 6 (4 ) ,   2 7 7 - 2 8 9   ( 1 9 9 9 ) .   [2 0 ]   M .   S a i d a n   e t   a l. ,   Ex p e rim e n tal   stu d y   o n   t h e   e ff e c o f   d u st  d e p o siti o n   o n   s o lar  p h o to v o lt a ic  p a n e ls  in   d e se rt   e n v iro n m e n t,   Ren e wa b le E n e rg y ,   9 2 ,   4 9 9 5 0 5   (2 0 1 6 ) .   [2 1 ]   M . M .   Ra h m a n   e a l. ,   Eff e c ts  o f   v a rio u p a ra m e ters   o n   P V - m o d u l e   p o w e a n d   e ff i c ien c y ,   En e rg y   Co n v e rs io n   a n d   M a n a g e me n t ,   1 0 3 ,   3 4 8 - 3 5 8   ( 2 0 1 5 ) .   [2 2 ]   G h o la m i,   A . ,   S a b o o n c h i,   A . ,   &   A le m ra jab i,   A .   A ,   " Ex p e ri m e n tal   stu d y   o f   fa c to rs  a ffe c ti n g   d u st  a c c u m u latio n   a n d   th e ir  e f fe c ts o n   th e   tran sm issio n   c o e ff icie n o f   g las f o so lar ap p li c a ti o n s,  Re n e wa b le E n e rg y ,   1 1 2 ,   4 6 6 - 4 7 3   (2 0 1 7 ).   [2 3 ]   G h o la m i,   A . ,   A le m ra jab i,   A .   A . ,   &   S a b o o n c h i,   A ,   " Ex p e ri m e n tal  s tu d y   o f   se l f - c l e a n in g   p ro p e rty   o f   t it a n iu m   d io x id e   a n d   n a n o sp ra y   c o a ti n g s in   so lar ap p li c a ti o n s,"   S o la En e rg y ,   1 5 7 ,   5 5 9 - 5 6 5   (2 0 1 7 ).   [2 4 ]   G h o la m i,   A . ,   Kh a z a e e ,   I. ,   Eslam i,   S . ,   Zan d i,   M . ,   &   A k ra m i,   E,   " Ex p e rime n tal  in v e stig a ti o n   o f   d u st   d e p o siti o n   e ffe c ts o n   p h o t o - v o lt a ic o u t p u t   p e rf o r m a n c e ,   "   S o la r E n e rg y ,   1 5 9 ,   3 4 6 - 3 5 2   (2 0 1 8 ) .   [2 5 ]   Y.  T su n o   e a l. ,   T e m p e ra tu re   a n d   I rra d ian c e   De p e n d e n c e   o f   th e   I - Cu rv e o f   V a rio u Kin d o f   S o lar  Ce ll s,”   In ter n a t io n a Ph o to v o lt a ic  S c ien c e   &   En g in e e rin g   C o n fer e n c e   ( PV S EC - 1 5 ) ,   4 2 2 - 4 2 3   ( 2 0 0 5 ) .   [2 6 ]   I. P .   P a rk in   a n d   R . G .   P a lg ra v e ,   S e lf - c l e a n in g   c o a ti n g s,”   J o u rn a o f   M a ter ia ls Ch e mistry ,   1 5 (1 7 ),   1 6 8 9 - 1 6 9 5   ( 2 0 0 5 )   [2 7 ]   He .   G a o fa   e t   a l. ,   Re v ie w   o S e lf - Cle a n in g   M e th o d   f o S o lar  Ce ll   A rra y ,   Pro c e d ia   En g in e e rin g ,   1 6 ,     6 4 0     6 4 5   ( 2 0 1 1 )   [2 8 ]   Y.B.   P a rk   e a l. ,   S e l f - c lea n in g   e ffe c o f   h ig h l y   w a t e r - re p e ll e n m icro sh e ll   stru c tu re f o so lar  c e ll   a p p li c a ti o n s,”   J o u rn a o M a ter ia ls C h e mistry 2 1 (3 ),   6 3 3   ( 2 0 1 1 ) .                       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.