Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   8 , No .   6 ,  Decem ber   201 8 , p p.   4096 ~ 4103   IS S N: 20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v8 i 6 . pp 4096 - 41 03          4096       Journ al h om e page :  http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   Res p ons e of  P oly crystalli ne  S olar  C ell  O ut pu ts to   V isibl e  S pectrum  and other  L i gh t  S ourc es - a   C ase  S tud y       Ay m an Y . Al - Ra w as hde h 1 ,  Omar  A lb arbarawi 2 ,  Gh az i Qar yout i 3   1,2 Depa rt m ent of   Elec tr ical Engi n ee ring ,   Al - B al qa   Applie d   Univer sit y ,   Jordan   3 Depa rtment of  Mec hat ron ic s  En gine er i ng,   Al - Ba lqa   Appl ie d   Uni ver sit y ,   Jordan       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   Des   23 , 201 7   Re vised  Jun   2 ,   201 8   Accepte d  J un  25 , 201 8       In  thi s  ca se  stud y ,   two  pol y cr y st al li n e  solar  m od ule s  were   inst al l ed  outdoors   (irr adiate d  b y   su nli ght)  and  indo ors  (irr adi a te d  b y   ar ti fi cial  l ight s ).   The   sol ar  ce l ls  in  both  ca s es  were   insta l le d   using  diffe ren t  col or  filters  that  al lowed  th e   passage   of  c ert a i n  li g ht  fr eque n cies.  The  amount  of  ene rg y   produ ce d  b y   e ac h   m odule   were   m ea sured  and  co m par ed  to  a   ref ere nc e  m odule   with  no  filte r .   The   resul ts  indicated  th e  var ia b le   response  of   p ol y cr y s talli n e  solar  c el ls  to   nat ura l  and  ar ti fi ci a l  li ght  sourc es ,   bei ng  m ore   res ponsive  in  both  ca ses  to  red   band  col or  as  coul d  be  deduc ed  f rom   the ir  %  cur ren t  output s  (7 2. 5 %  sunlight   rad iation;   84. 38 %  art ificial  li gh t  source s).  Othe r  col ors,  inc luding  y ellow,   gre en,   or ange   a nd  viol et   aff ord ed  acce pt able  output s.  Th e  resu lt s  indi c at e d  tha t  el e ct r ic a l  o utput s  of  indoor   solar  c el ls  de cr ea sed  when  colored  filters   were   used ,   but   r ed  fi lt er   in   gen e ral   aff orde d   th e  m axi m um   output s,  for   both  the   art i ficiall y   r a dia t ed  indoor  and  nat ura lly   r adi a te d  outdoor  sola r  ce ll s.  Th e   ca se  stud y   suggests  the   poss ibl e   complementa r y  adva nta g e  of  u sing  indoor  m ounte d  solar  ce ll s  for  the  produc ti on  of  el ectricit y   dur ing  art ifici al  il lumination p eriod of  th e  d a y .   Ke yw or d:   Ar ti fici al   r a diati on   Ind oor  s olar  c e ll s   Po ly cryst al li ne  so la r  cell s     So la r   r a diati on   Visible  r a diati on s   Copyright   ©   201 8   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   Aym an  Y.   Al - Ra washde h ,    Dep a rtm ent o f El ect rical  En gi neer i ng,   Al - Ba lqa  A pp l ie d  U niv e rsity ,   P.O. Bo x:  15008,  Amm an  11 134,  Jor dan .   Em a il :  dr .aym an.rawas hdeh @b a u. e du. j o       1.   INTROD U CTION     Fo ssil   fu el s,   inclu ding  c oal,   petr oleum   an d  natu ral  ga s  are  the   m ai n  so urces  of  e nergy,  bu t  t hese   resou rces  are  li m it ed.     Ther e f or e ,  the re  is  a  r equ i rem ent  of  alt ern at ive  e ne rg y  s ources  t o  pro vid e u s  cl ea n,   lo w  cost  an d  re ne w able  ene rg y.  Li gh t  in g en eral,  reg a rd le ss o f  it s  so urce  ( natu r al   or   arti fici al )  is  a  m ai n  pr omi sing   so urce  of   rene wab le   e nergy  wh ic h  can   be  c onve rted  int o  e le ct rical   ener gy   by  so la r  pa ne ls  with  lo w  c oast.  I n  add it io n,   this  so urce  of   e nergy  has  m ini m al   ecolog ic al   im pact  causing  no   po ll ut ion.   More ov e r,   th e  low  m ai ntenan ce  c oast  an d  lo ng  l ife  durati on  of  the  so la r  cel ls  m akes  them   desirab le   f or  use   by  ordi nar y  people   and hom eow ne rs.       So la r  cel l  pa ne ls  are  us e d  t o  conve rt  so la r   li gh t  ene rg y  i nt o  el ect rical   one  [ 1] , [ 2].  T he   first  s olar   pan el s ,  base d  on   po ly cryst al li ne  sil ic on   ( known  al so   as  poly sil ic on   ( p - S i)),   we re  intr oduce d  to  the  m ark et     in  19 81.  T hese   so la r  pa nels  di d  not  r eq uire  t he  Cz oc hral sk i   process .  T his  ty pe  of  s olar  ce ll s  is  known  to   ha ve   m any  adv a ntages.   I n  ad diti on  of  their  sim ple  low  c os t  m anu fact ur i ng  process  [ 3],  poly cryst al li ne  so la r  cel l  pan el s  a re  kn own  for  their  l ow  heat  tole rance   [4 ]   as  com par ed  t o  ot her   t ypes.  Mo reove r,   this  ty p e  is  known   for  their  m ixe d  PV   a pp li cat ion s  in doors  an d  outd oors  wit h  an  ef fici enc y  of   about  13 - 14 %  as  com par ed  to   oth e r  ty pes [ 5].    Du e  to  t he  ad van ta ges  of  th e  po ly cryst al li ne  so la r  cel l  pa nels,  the  cu rrent  stud y  wa s  desig ne d  to   inv est igate   thei r  res pons e   to  vi sible  sp ect r um  and   oth e r  li gh t   so urces  ( nat ural   and   arti fici al ).   T he  pe rfor m ance   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Resp onse  of P olycryst alli ne So l ar  Cel l O ut pu ts  to  Visi ble . ..  ( Aym an Y . Al - Raw ashd e h)   4097   of   the  poly crys ta ll ine  so la r  cel ls  is  analy zed  by  cal culat ing   the  ou t pu t  po w er  in  the  pr ese nce  an d  abse nc e  of  colo red  filt ers.  Lit eratur e   surv ey   rev eal s   that  the  perform ance  of  s olar   cel ls  is  de pe ndent  on  ou t puts  to   vi sible   sp ect r um   and   oth e r  li gh t  sou rces  [ 6].  H ow e ver,  since  in door   li ght  lam ps   gen e rate  co pious  am ou nts  of  visible   rad ia ti on  s pec trum   that  coul d  be  be nef ic i al   fo r   the  pro du ct io n  of   el e ct rici ty ,  the  current  in vestig at ion   descr i bes  the  possible  ad va nt age  of  indo or   m ou nting   of  poly cryst al li ne  so la r  cel ls  to  use   arti fici al   li g htn in g  for  the  pr oduct ion   of ele ct rici ty  [ 7].       2.   RESEA R CH MET HO D     2.1.   Mathem ati cal  D escri p tion   The  the or y  of   the  photo el ec tric   eff ect   expl ai ns   the  exp e rim ental  ob ser vations  of   the   e m issi on   of   el ect ro ns   from   a  giv e n  m et a l.  W he re  Ein ste in  desc ribe d  the  phot oelect ric  eff ect   by  usi ng   a  form ula  that  relat es  the  m axi m u m   kin et ic   energy  ( m a x K )  of   t he  photo el ect r ons   to  the  fr e quen cy   of   t he  ab sor bed  ph otons  ( ƒ)  and   t he  thres hold  f re qu e ncy  ( 0 f ),   wh e re  ( 0 f )  is  a  certai n  m ini m u m   fr equ e nc y  of   incide nt   rad ia ti on   belo w   wh ic h no ph oto el ect rons  a re  e m itted.   The  m axi m u m   kin et ic   energy   of   the  em itted  photo el ect r on  dep e nds  on  the   fr e qu e ncy  of  the  incide nt   li gh t,  it   m us t  be   above  the  t hresh old   f re qu e nc y,  bu t  it   is  in dep e ndent  fro m   the  intensit y  of   th e  incide nt   li gh t   on  the  s urface  of   a   m et al .  The  rate  of  t he  m a gn it ude  of  the   photo el ect ric  c urren t  is  directl y  propo rtion al   to  th e   intensit y of t he  incide nt li ght             m a x K = ) ( 0 f f h   or  m a x K = E ,   ( 1)     Wh e re      / hc hf E , and  0 0 / hc hf .     h - Pla nc k’ s  co ns ta nt  =  6.6 26×1 0 - 34   j oule s.   E -   E ne rg y  of  the  a bs or bed  phot on s ,  with  f re qu e ncy  ( 0 f )  or   wav el e ng t h  ( ),  and   the  ( )  w ork  f un ct io n  of  the  su r face  with  thres hold   fr eq ue ncy  ( 0 f )  or   th reshol d  wav el e ng t h ( 0 )     e K q W V / / 0 m a x   (2)     T hus ,       0 m a x eV K   (3)     The  m axi m u m   kin et ic   ene r gy   ( m a x K )  of   t he  ph oto el ect r on s   - with  c harge  (e ) -   ca n  be  determ ined   from   the  stop pi ng   pote ntial   ( 0 V ).   Wh en  c harg e  (e)   is  giv en  in  cou l om bs ,  t he  energy  will   be  cal culat ed  in   j oule s.  Wh e n  charge  (e )  is  giv en  in  el em ent ary  charges,  th e  energy  will   be  cal culat ed  in  el ect ro n  volt s.   Each   el ect ro n  pa ssin g  th r ough  t he  c ircuit   is  ca rr yi ng  a  ver y   sm all  am ou nt  of  e ne rg y.   H oweve r ,  by   colle ct ive  effor t ,   el ect ro ns  ca n  t ran s port  a   tre m end ous   am ou nt  of  e nergy.    The   am ou nt  of  e nergy  tra ns f err e d  by  a n  el ect rical   ci rcu it   de pend s  on   t he  qua ntit y  of   el ect ro ns  a nd   t he  en er gy  carrie d  by  each  el ect ron.   The  el ect r om a gn et i c   sp ect r um   can  be  cl assifi ed  a nd   a rr a ng e d  in   resp ect   to  their  var i ous  wa ve le ng th s/fre que ncies.  Table  1  sh ows   this  sp ect ru m ,  wh ic h  c on sist s   of  al l  the  ty pe s  of  el ect r om a gn et ic   rad ia ti on  f r om   the  fr e q ue ncy  of   ultr aviolet   (UV)   rays,  vis ible  sp ect r um ,   to  Infr a red   ra ys.  The  di ff e re nt  wa velen gths  of   the  visibl e  li gh t  are  sho wn   in   Table  1.       Table  1.  T he   E le ct ro m agn et ic  Sp ect ru m   Co lo r   W av elen g th   (n m )   Frequ en cy   Ph o to n  energy   (eV )   % o f  su n lig h t   Ultravio let   10 - 380   8 0 0  T Hz to 3 0  PH z   3 .3 - 124   46%   Vio let   380 - 4 5 0   668 - 7 8 9  T Hz   2 .75 - 3 .26   7%   Blu e   450 - 4 9 5   606 - 6 6 8  T Hz   2 .50 - 2 .75   Gree n   495 - 5 7 0   526 - 6 0 6  T Hz   2 .17 - 2 .50   Yello w   570 - 5 9 0   508 - 5 2 6  T Hz   2 .10 - 2 .17   Orang e   590 - 6 2 0   484 - 5 0 8  T Hz   2 .00 - 2 .10   Red   620 - 7 5 0   400 - 4 8 4  T Hz   1 .65 - 2 .00   Inf rar ed  r a y s   750 - 1 0 0 0 ,000   4 3 0  T Hz  –   3 0 0  GHz   1 .24   ×   10 - 3  -   1 .75   47   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 8   :   4096   -   4103   4098   2.2.   Materials  and  M e thods   The  el ect rical   sp eci ficat io ns   of   t he  seve n - poly cryst al li ne  sil ic on   so la r  cel ls  us ed  i n  the  c urren t  st udy   are  li ste d  in  Ta ble  2.  The  e xp erim ent  was  pe rfor m ed  unde r  cl ear  sk y  with ou t  cl ou ds .  Th e  cel ls  wer e  a djust ed  for  op ti m u m   us e  an d  we re  ti lt ed  e ver y  one  hour  to   trace  t he  s unli gh t   an d  ac hieve   m axi m u m   exp osure   dur i ng   the  day  a nd   ac cordin g  to  t he  proce dure  desc ribe d  in  the   li te ratur e   [ 7].  Me asur em ents  of   so la r  i r ra dianc e  and  el ect rical   par a m et ers  wer e  r ecorde d  us i ng   a  so la r  powe r  m et er  (d igit al   Am per e  m e te r,   a  protracto r,   dig it al   vo lt m et er,  Lux  m et er,  wattm e te r,   therm om e t er,  resist or   ( 0.2 5  ohm   4  watt ).  Each  so la r  cel l  was  m ou nted   on   a   woo den cu be.        Table  2.   Ele ct r ic al  Sp eci ficat ion s  of t he  P olyc rys ta ll ine Sil ic on S olar  Ce ll s  156x 156  m m   Mod el   SPM0 50 - P  and the  Ex per i m ental  Par am e te rs  of t he  S ola r  Mo dule  Em plo ye d  f or   Po ly c rysta ll ine So la r  Cel ls    0.5V 2 .0A, 1W at t     Pol y cr y st al l ine sil ic on   solar   c el ls  156   x  156   m m   Model  SP M050 - P   Num ber   of  cells   36  (4  ×   9)   Dim ensions  (mm)   760  ×  668   ×   35   W ei ght  (kg)   6. 5   Max  Pow er m P ( W )   50   Max  Pow er  Volt age   m V   (V)   18. 8   Max  Pow er  Curr ent m I   (A)   2. 65   Open - Circ ui t  Vo lt ag e OC V   (V)   21. 3   Short - Circ uit Cu rre nt SC I   (A)   2. 84   Cel l   Eff i cienc y ( % )   13. 2       Fo r   determ ining   th e  ef fect  of  us i ng  arti fici a l  li gh t  s ources   on  t he  ou t pu t s  of  s olar   cel ls,  inca ndescen t   lam p  (10 0W)  an d  L ED  la m p  (1 2   and   15  W)   w ere  m ou nted  a t  con sta nt  distance  f ro m   the  so la r  cel ls  an d  the   el ect rical   par am et ers  wer e  m easur e d.   T he  e xp e rim ent  was  rep eat ed  with  the  us e  of   diff e ren t  filt ers  a nd  the  %   current  outp ut  was det erm ined  acc ordin g  t o equ at io n ( 4) .          % Cu rr e nt  O ut pu t= (F i lt er Cur ren t/ N o Fi lt er  Current)× 100 %.   (4)       3.   RESU LT S   A ND AN ALYSIS   3.1.   Effect  of s unli gh t  on  th e s ol ar  cel l o utput s     This  e xp e rim e nt  wa s  perform ed  on  the  cl ea r   sk y  of  J un e ,  13 th ,  2017,  i n  A m m an  ci ty .  M easur em ents  wer e  rec orde d  ever y  one  ho ur.  The  res ults  cl early   ind ic at ed   the  eff ect   of   s un li ght  fr e que ncy  on   the  res pons e  of   t he  s olar  cel ls  [8 ] .  H ow e ve r,   the   inten sit y  of   ra diati on   di d  no t  a ff ect   the   outp ut  res ponse   of  the  i nv est i ga te d  so la r  cel ls.   Re su lt s  f or  the  outp uts  of   t he  s olar  cel ls  duri ng  this  st ud y  are  s umm arized  in   Ta ble  3  a nd  are   represe nted  gr aph ic al ly   in  F igure  1.  As  s ho wn   i n  Table  3,  the  highest  out pu t  rea dings  of  sh ort   ci rcu it   currents   wer e  rec orde d  at   m idd ay ,  the  m ax i m u m   cur r ent  inc reased   li near ly   wit h  inc reasin g  li ght  in te ns it y.  The  vo lt age  decr ease d wit h i ncr easi ng tem per at ur e,  p a rtic ularly  at m idd ay .       Table  3.   So la r  Ce ll   Ou tp uts  duri ng a   S unny  Da y   Ti m e   Vo ltag e   (V)   Cu rr en t   ( m A)   Ligh tin g  inten sity   (Klux )   Te m p e rature   (° C)   6 :0 0  AM   6 .98   1 1 .00   3762   13   7 :0 0  AM   7 .41   1 5 .61   4881   13   8 :0 0  AM   7 .44   2 9 .89   1334   27   9 :0 0  AM   7 .43   4 8 .00   2 5 7 2 6   27   1 0 :0 0  AM   7 .35   6 0 .00   8 5 7 4 5   27   1 1 :0 0  AM   7 .33   6 9 .00   8 5 7 4 5   33   1 2 :0 0  PM   7 .22   7 5 .00   8 5 7 4 5   33   1 :0 0  PM   7 .20   7 4 .00   8 5 7 4 5   33   2 :0 0  PM   7 .18   7 1 .00   8 5 7 4 5   36   3 :0 0  PM   7 .19   6 2 .00   8 5 7 4 5   37   4 :0 0  PM   7 .18   4 9 .00   8746   37   5 :0 0  PM   7 .16   3 4 .00   6008   34   6 :0 0  PM   7 .05   1 8 .00   3734   34   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Resp onse  of P olycryst alli ne So l ar  Cel l O ut pu ts  to  Visi ble . ..  ( Aym an Y . Al - Raw ashd e h)   4099       Figure  1. The  li gh t i nte ns it y,  current,  volt ag e an d  te m per at ur e  outp uts       3.2.   The ef fect o f  d ifferen t an gles of incidence  of  su nli gh t  thro ug h out  th e  day  on   a  s ol ar  ce ll   In   a n  at tem pt  t o  determ ine  the  eff ect   of   t he  ang le   of  incid e nce  of  sunli ght  on   the  ef fici ency  of   th e   po ly cryst al li ne   so la r   cel ls  [ 9],  the  a s sem bli es  sho wn  in  F igure  2 ,  where   us e d  at   th e  ti m e  that  afford ed  the   m axi m u m   cur r ent  outp ut  (12: 00   o’ cl ock),  w hen   t he  li gh t  in ci den t  an gle  is  perpe nd ic ular  to  the  so la r  cel l.  The  so la r  cel ls  were m ou nted o n woo den cu bes   at  d iffe re nt ang le s.         Figure  2. Mo unti ng the  so la r c el l at  d iffe ren t  angles  on t o  a  woo den b l ock .       The   ou t pu ts  of  the  poly cryst al li ne  so la r  cel ls  as  a  f un ct io n  of   t he  li gh t  in ci den t  an gle  ar e  li ste d  i n  Table  4.  T he re su lt s r e vealed t hat the s olar  ce ll   m ou nted  p e r pendicula r  to  the s un li ght  had excell ent  ou t puts i n  te rm s  of   volt age  a nd  cu rr e nt,   as  s hown  in  F igure  3.  Howe ver,  these   outp uts  decli ned  as   the  a ng le   redu ces  to   zero.  A gain,   th e  ob ta ine d  res ults  wer e  in  to ta l  agr eem ent  with  those   li st ed  in  the  li te ratur e  [ 10 ] ,   [ 11]   wh ic h  su ggest s  the  use   of   a  so la r  tracke r  syst em   to  ob ta i ning  th e  m axi m u m   ef fici ency  a nd   powe r  outp uts  of   the   e m plo ye d  s olar  p a nel [1 2].        Table  4.  T he  E xp e rim ental  O utputs ( V, I  and P)  of the  Po l yc rysta ll ine Sol ar Cell s Modu le  Mea su re d  as  a  F unct ion o f  Li gh t  I ncide nt   A ng le   Ligh t incid en t ang le   Vo ltag e ( V)   Cu rr en t   ( m A)   Po wer   ( W at t)   90°   7 .50     5 0 .00   0 .37 5 0   75°   7 .37     4 0 .50   0 .29 8 5     60°   7 .17     4 0 .00   0 .28 6 8     45°   7 .00     3 9 .00   0 .27 3 0     30°   6 .62     3 8 .50   0 .25 4 8   15°   6 .25     3 8 .00   0 .23 7 5   0°   5 .87     3 7 .62     0 .22 0 8       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 8   :   4096   -   4103   4100       Figure  3.   The   ou t pu t  powe r  a t diff e re nt angl es of inci den c e  of s olar ray s   a t diff e re nt angl es       3.3.   Li gh t C olo r E ff ec ts on the  S ola r  Cell  Ou t put s   Sem ic on duct ors  fr om   wh ic h  s olar  cel ls  are  m ade  respond  to  li gh t  bands  on   thei r  energy   gap s.  T her e  is  no   sin gle  se m ic on duct or  th at   has  an  e nerg y  gap   de sig ned  for  res pondin g  to  the  fu ll   ra nge  of  sun  li ght,   fro m   the  in fr a red  th r ough  visible  li gh t  an d  t he  high   e nergy  ultrav iolet   rad ia ti on.   He nce,   one  of   the  m ajor  a dvances   in  this  area  is  to  desi gn   a  f ull  sp ect r um   se m i cond ucto r  su it able  for  s olar  c el l  app li cat ion s .  Since  the  a va il able   cel ls  respond  di ff ere ntly   to  di ff e ren t  c olo r s,  the  cu rr e nt  inve sti gation  was  d esi gne d  to  in vestigat e  w hic h  col or  cou l d  m os tl y  aff ect   t he  el ec tric al   ou t pu ts   of  the  poly cryst al li ne  so la r   c el ls.  Colo red  f il te rs  (inclu di ng  red,  or a nge,  ye ll ow,  g ree n,   blu e  and   vio le t  filt ers,   as  s hown  in  Figure  4  wer e  us ed  [13 ] .  The  proce dure  was   desig ne d  to  m easur e   the  s ho rt - ci rc uit  curre nts  an d  th e  open - ci rc uit  volt ages  of  the   c el ls.  The  s olar   cel ls   ou t pu ts  we re  a lso  dete rm ined  in  the  a bs e nc e  of  the  c olore d  filt er  a nd  w ere  use d  t o  m easur e   the  %   current   ou t pu t acc ordi ng to  e quat io n 4 [1 4]. Res ults  are s u m m arized in  Ta ble 5.                                     Figure  4.   P olyc rys ta ll ine so la r  cell  w it h fil te rs       Table  5.   E ffec t o f  Col or - filt e r on Ce ll  Outp ut U sin g S unli gh t   Filter   W av e leng th  ( n m )   Cu rr en t ( m A)   Vo ltag e   ( V)   Po wer  ( W )   % Cu rr en t ou tp u t   Red   625 - 7 8 0   3 6 .25   7 .10   2 5 .70   7 2 .50   Orang e   455 - 4 9 5   1 5 .71   6 .65   1 0 .45   3 1 .40   Yello w   595 - 6 2 5   2 7 .22   7 .05   1 9 .19   5 4 .44   Gree n   575 - 5 9 5   3 3 .93   7 .09   2 4 .09   6 7 .86   Blu e   495 - 5 7 5   1 5 .2   6 .3   9 .60   3 0 .40   Vio let   390 - 4 5 5   2 2 .39   6 .80   1 5 .23   4 4 .78   W ith o u t f ilter   390 - 7 8 0   5 0 .00   7 .51   3 7 .55   1 0 0 .00   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Resp onse  of P olycryst alli ne So l ar  Cel l O ut pu ts  to  Visi ble . ..  ( Aym an Y . Al - Raw ashd e h)   4101                             Figure  5 .   The   ou t pu t  of  Vo lt a ge,  C urre nt and  powe r of   so l ar m od ule  us in g fil te rs  with  s un li ght       The  us e  of  filt ers  res ulted  i n  lowe rin g  the  m odule  po wer   as   com par ed  to  it s  powe r  in  the  abse nce  of   the  filt ers.     Re d  colo r ,  in  par t ic ular,   af for de d  highe r  cu rr e nt  and   volt age   ou tp uts  as  co m par ed  to  the  ou t pu ts   ob ta ine d  by  ot her   c olors.  Th e  ou t pu ts  obta ined  with  ye ll ow,  gree n  an d  vio le t  filt ers  wer e  al s o  inte resti ng.   Bl ue  col or e d  filt er  ha d  t he  le ast   eff ect   on   the  so la r   cel ls  outp uts  a ffo rd i ng  m ini m a l   cu rr e nt  ou t puts  a s   com par ed  t o other col or s  (on l y 30% c urren t  ou t pu t )  [ 15] .    So la r  ra diati on s  with  wa veleng t hs   of  390  nm   to  780  nm  (v iolet   to  re d)  strike  the  m at erial   with  enou gh  ene rg y   to  li ber at e  el e ct rons  f r om   th ei r  wea k  bond s  an d  create   a n  el ect ric  cu rrent.  T he  re su lt s  of  the   curr ent  st ud y  a s  show n  i n  Ta ble  5   cl ea rly   ind ic at ed   that  wh e n  filt ers  w ere  use d,  the  P V  pa nel  ou t pu t   powe r   was  re du ce d  com par ed  to  the   case  witho ut  f il te rs.   The  generate d  cu rr e nt  increase d  w he n  filt ers  cor res pondin g  to  lo ng  w a veleng t h  filt ers  were  us e d.   T he  st udy  res ults  re ve al ed  that  usi ng co lo red  f il te rs  resu lt ed   in  a g e ner al   reducti on  in  t he   perf or m ance  of   s olar   pa nels ,  a s  c ou l d  be   de du ce d  from   Figure  5 .  Howe ver,  co ve rin g  the  P V   pan el s  w it h t he  r e d  c olo r e d fil te r  pro duced  th e h ig hest  read i ng of t he vo lt a ge,  c urre nt and  pow e r [16] .       4.   EFFE CT  OF   AR TIFI CI A L  LIGHT   SOURCES  O N  POLY C R YS TALL I NE   SOLAR   CELL S   OUTP UTS   4.1.   Effec t   of  Li ght  Source   (la mps)   on  P V/ s ola r   Cell   Module,  an d   t he   volt ag e   an d   current   out pu ts  fro m  a s o lar P an el   The  cu rr e nt  stud y  ai m ed  at  inv est igati ng  the  us e  of  indo or   arti fici al   li gh t  lam ps   as  a n  irra diance   so urce  for  the   so la r  cel ls.  T he  s olar  cel ls  wer e  m ounted   at   con sta nt  di sta nces  f ro m   the  em plo ye d  li gh t   so urces .    The   exp e rim ent  was  perf or m ed  in   da r k  c onditi ons  us in g  an  i nc and e scent  li ght  bulb  (10 0  W)   a nd   LED  la m s   (1 5  and   12  W)   f or   irra diati ng  the  so la r  pa ne l.  Re su lt s  are  pr ese nted  in  T able  6  as  sho wn   in     Figure  6  ( a )   an d  ( b ) .        Table  6.  E ffec t o f  Di ff e ren t  P ow e r   Lam p  on  t he  P olyc rysta ll ine So la r  Ce ll s Outp uts a t Fi x ed  D ist a nce    from  the Ligh t  Sour ce   Ty p e of  la m p   (W at t)   Ligh t inten sity  (L u m en )   Distan ce between  l a m p  and   p o ly cry stall in e  so lar  cells  ( c m )   Vo ltag e ( V)   Cu rr en t   ( m A )   Po wer   (W)   Incan d escen t   (10 0  w)   150   2 5   5 .24     0 .12 2   0 .64   LED   (15 w)   620   25   7 .46   0 .22   1 .64 1 2   LED   (12 w)   400   25   7 .23     0 .12   0 .87         (a)     Figure  6 .  O t her source s  of   ra diati on : (a )  T h e a ssem bly used  for m easur em en t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 8   :   4096   -   4103   4102     (b)     Figure  6 .  O t her source s  of   ra diati on : ( b )  cell  outp uts the  poly cryst al li ne  so la r  cel ls o utputs       4.2.   Li gh t C olo r   E ff ec ts on the  S ola r  Cell  Ou t put  irr ad i at ed  wi th  artific ial  li gh t  source s   The  e xp e rim e nt  was  desig ne d  to  in vestig at e  the  eff ect   of   c olored  filt ers  on  the  i ndoor  ir rad ia te d  po ly cryst al li ne   so la r  cel ls,  us ing   desk   i ncandesce nt   Lam p  (5   W),  first  a nd  the n  us i ng   a  com p act   fluo re scent   bu l bs   (L ED ,  15  an d   12  W. ,  r especti vely ).   T he  dif fer e nt  la m ps   wer e  placed  at   a  con sta nt  distance  f r om   the  po ly cryst al li ne  so la r  cell s.  T he  outp ut r es ults  are  li ste d  i n  T able 7.       Table  7.  E ffec t o f  Col or - filt er  on   Ce ll  Outp ut U sin g a Li ght  B ulb   Filter   W av e leng th  ( n m )   Cu rr en t ( m A)   Vo ltag e ( V)   Po wer  ( W at t)   % cu rr en t ou tp u t   Red   625 - 7 8 0   0 .54   4 .90   2 .64 6   8 4 .38     Orang e   595 - 6 2 5   0 .42   4 .50   1 .89 0   6 5 .63     Yello w   575 - 5 9 5   0 .48   4 .69   2 .25 1   7 5 .00     Gree n   495 - 5 7 5   0 .49   4 .76   2 .33 2   7 6 .56     Blu e   455 - 4 9 5   0 .32   4 .25   1 .36 1   5 0 .00   Vio let   390 - 4 5 5   0 .44   4 .66   2 .05 0   6 8 .75   W ith o u t f ilter      390 - 7 8 0   0 .64   5 .10   3 .26 4   1 0 0 .00       Ag ai n,   t he  filt ers  reduce d  t he   so la r  cel l  outpu ts  a s  c om par ed   to   the  m odul es  with ou t   the  c olore d  filt ers  as  sh ow n  in  Fig ur e  7 .  Howe ver,  des pi te   that  arti ficiall y  irrad ia te d  m od ule  with  colo red   filt ers  s howe d  si m il ar  resp on se  the  s unli gh t   irra diate d  filt ered  m od ule,  it   was  no ti ce d  th at   the  arti fici al ly   irrad ia te d  fi lt ered  m od ule  had   gr eat er  current  a nd   vo lt age  ou t pu ts  [ 17] .  In   gen e ral,  the  %   cur re nt  outp ut s  of   the  arti fici al l y  irrad ia te d  filt er ed  m od ules   we re  m or e  tha n  50  %  f or   al l  c ol or es   em plo ye d.  Partic ularly ,  t he  red  filt er  af f orde d  the  m axi m u m   %  outp ut  (abo ut  84  %  c urrent   ou tp ut)  w hile  the  blue   filt er  afforde d  the  le ast   %  current  ou t pu t   (50  % ) [18] .           Figure  7. Va riat ion   of Volt age , Curre nt a nd pow e r o utput o f a  so la r  m od ule   us in g fil te rs  an d  a li ght  bu l b   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Resp onse  of P olycryst alli ne So l ar  Cel l O ut pu ts  to  Visi ble . ..  ( Aym an Y . Al - Raw ashd e h)   4103   5.   CONCL US I O N     The  re su lt s  of  the  cu rr e nt  stu dy  revea le d  th at ,  in  Jorda n,   t he  m axi m u m   s olar  cel l  outp ut s  cou l d  be   gaine d  duri ng   m idd ay ,  with  const ant  an d  hi gh   outp uts  ex pandin g  a  per i od   of   six  ho urs  durin g  m idd ay ,  bu t   sti ll   oth er  early   and   la te   tim es  of   s un   e xp os ure  yi el ded   good  outp uts.  The  res ults  cl early   ind ic at ed   that  m ou nting   t he  s olar  cel ls  pe rpend ic ular  to  sun  ra diati ons  wi ll   aff ord  t he  be st  ou t pu ts.  A ddit ion al ly ,  our  resu lt s   wer e  in  total   agr eem ent  with  the  tho se  obt ai ned   by  S udha kar   et   al   (2 01 3)   [ 16]   confir m ing   t hat  the  us e  of   filt ers  re du c ed   the  powe r,   c urren t  a nd  ou t pu t  volt age  of  cryst al li ne  sol ar  cel ls  as  c om par ed  to  s ol ar  cel ls   without  filt ers.  Howev e r,   gre at er  a m ou nt  of   cur re nt  was  obta ined  wh e n  photov oltai c  cel ls  wer e  irradi at ed  with li ght o f  l onge r wa velen gth s, e sp eci al ly   wh e n p os it ion e d per pe nd ic ular  to  the  rad ia ti on s ource.     Howe ver,  this  case  stud y  inve sti gated  the  possible  use   of   indoor  arti fici al ly   irrad ia te d  s olar  cel ls ,   with  a nd  with ou t  c olore d  fi lt ers,   ai m ing   to  m ake  us e   of  these   ra diati on  sou rces  f or  the   pro duct ion  of   el ect rici ty   in  sh a dy  areas  and   durin g  the   per io ds   w he re  m os t  inh abita nts  us e  el ect rici ty   fo r  indo or  enlighte ning.   This  per i od  on   the  a ve rag e   c ou l d  e xpan d  t o  a  m ini m u m   of   6  ho ur s   a  day .  T his  stu dy  re vealed  that  ex po si ng   so la r  cel ls  to  L ED  la m ps   at   25   cm   apar t  afforde d  go od   %  current  outp uts.  Des pite  that  the   %   ou t pu ts   dec rea sed  wh e n  t he  so la r  cel ls  were  co ver e d  with   colo re d  filt ers ,  the  st udy  in di cat ed  that  re d  colo r   had the  best %   ou t pu ts  in  te rm s of c urren t a nd  vo lt age .       REFERE NCE S     [1]   B aghe r  A.   M . ,  et  al . ,   “ T y pes  of   Solar  C el ls  and  A ppli c at ion , ”  Ame rican  Journal  o f  Optic s  and  Pho t onic s ,  vo l /i ss ue:   3(5),   pp .   94 - 113 ,   2015.   [2]   S .   Sharm a ,   et   a l. ,   “ Solar  Ce ll s:  I n  Resea r ch  an d  Applic a ti ons - A  Revi ew , ”  S ci en tific   Re search ,   vo l /i ss ue:   6(12) ,   p p.   1145 - 1155,   201 5.   [3]   F .   Outfe rdine,  et   al. ,   “ Feasibility   of  Subs ti tu ti on  of  the   Co nvent ion al   Stre et   Li gh ti ng  Instal l at ion  b y   th e  Photovolt aic  Ca se  Stud y   on  a  Munici palit y   in   Agadir   in  Mo roc co , ”   Int ernat ional   Journal  o f  Elec tri cal   and  Computer  Engi n ee ring ( IJE C E) ,   vol /i ss ue:   7(5), p p.   2287 - 2299 ,   2 017.     [4]   Dube y   S . ,  et  al . ,   “ Te m per a ture  Depe ndent  Phot ovolt aic  (PV )  E ffic i ency   and  I ts  Eff e ct  on  PV   Producti on   in  the  W orld:   A Re v iew , ”  En ergy   Proc edi a ,   vol .   33 ,   pp .   311 - 321,   2013.   [5]   Mohanta   P.  R . ,  e t  al . ,   “ A  Revi ew   on  Solar  Photov olt aics  and  Roof  Top  Applic atio n  of  It , ”  Inte rnat ional   Journal  of   Adv anc ed Re sea rch  in  S cienc e ,   E ngine ering   and  Technol ogy ,   vo l. 2, pp. 2394 - 244 4,   2015 .   [6]   A .   Pradha n  and  B .   Panda,   “ Expe riment al   Anal y s is  of  Factors   Affec ti ng  t he  Pow er  Output  of  the   PV  Module , ”   Int ernati onal Journal of  E le c tric al   and   Computer  Eng i nee ring ,   vol / issue:   7(6) ,   pp .   3190 - 3197.   2017 .     [7]   G .   Apos tol ou,   et  al. ,   “ Com par ison  of  the   indoor  per form anc e  of  12  comm erc ia l  PV   produc ts  b y   a  sim ple   m odel , ”   Ene rgy  sc ie n ce  &   E ngine ering ,   vol /i ss ue:   4(1) ,   p p.   69 - 85 ,   2016 .     [8]   B .   Purw ah y udi,  et   al . ,   “ SC NN   Based  E le c trica l   Charact e ristics  of  Solar  Photov olt aic  C el l   Mode , ”   Int ernati onal   Journal  of   Elec t rical   and   Computer  Eng ine ering   ( IJE CE) ,   vol /i ss ue:   7(6) ,   pp .   319 8 - 3206,   2017 .   [9]   Rana   S.,   “ A  St ud y   on  Autom at ic   Dual  Axis  S ola r  Tracke r  S y stem  using  555   Ti m er , ”   Int ernat ional   Journal  of   Sci en ti fic  &   Technol ogy Re searc h ,   vol /i ss ue:   1(4) ,   pp .   77 - 85 ,   201 3.   [10]   G.  Seibe r t,  “ Solar  c el l   output  as   a  fun ct ion   of  a ngle   of   inciden c e  for  bo th  unpol ari z ed  and  l ine a r   pola r iz ed   l ight , ”   Ene rgy  Con ve rs i on ,   vo l /i ss ue:   8( 3),   pp .   121 - 123 ,   1968.   [11]   A.  B .   Rao  and  G.  R.   Padm anabhan,   “ Eff ec t   of   angle  of   incide nce   on   th e  per f orm anc e  of   a   sili con   solar  cell , ”   Phy sica   Stat us S oli di  ( a) ,   vol / issue:   1(1) ,   pp .   K2 9 – K32,  1970.   [12]   O .   As owata ,   et   al. ,   “ Evaluating  the   eff ec t  of  ori ent a ti on  angles  on  the   output   p ower  of  a  stat io nar y   pho tovol t aic   pane l , ”   Journal   of  R ene wabl e  an d  Sustainable  En ergy ,   vo l /i ss ue:   6(4),   pp .   043114 - 1 ‒043114 - 9 ,   20 14.   [13]   N .   Kum ar,   et   al. ,   “ Solar  Pow er  Anal y sis  Based  On  Li ght  Inte nsi t y , ”  The  Int ernat ional   Jour nal  of   Engi nee ring  an d  Sci en ce ( IJE S ) ,   pp.   01 - 05 ,   2014 .   [14]   Shi  D . ,  et  al . ,   “ Pervoskite / c - Si  Ta ndem  Solar   Cel l  wi th  Inv erted  Nanop y rami ds:  Realizing  H igh  Eff ic i ency   b y   Control la b le L ig ht  Tr appi ng , ”  S c ie ntific R eports ,   vol /i ss ue:   13(5),  pp.   16504 ,   2015 .   [15]   K .  T .   L ee,  et al . ,   “ Colore d  du al - f unct ion al   pho tov olt aic ce ll s , ”  Jou rnal  of  Opt ic s ,   v ol /i ss ue:   1 8(6), 2 016.   [16]   Sudhakar   K . ,  et  al. ,   “ Eff e ct   of   col or  fil t er  on   the   per form an ce   of  solar  pho tovol taic  m odul e , ”   Int ernati ona l   Confe renc e  on   P ower.   En ergy   an d  Control  ( ICPEC ) ,   pp.   35 - 38 ,   2 013.     [17]   R.   G.   Ross ,  e t  al. ,   “ Mea surem ent   and  cha r ac t er iz a ti on  of  vo lt a ge -   and  cur ren t - induc ed  d egr ad a ti on  of  thi n - fi lm  photovol taic   m odule s , ”  Solar C e ll s ,   vo l /i ss ue:   27 (1 – 4 ),   pp .   289 - 2 98,   1989 .   [18]   A .   Khokhar  and   V .   Nanda l,   “ Anal y z ing  the   p erf orm anc e  of  pol ycr y st alline   Sol ar   Panel   due  to  th e  Eff e ct   of  Colo r   Filt ers  at   Diffe ren t  Te m per a tu res  &  Diffe ren t  Cli m at ic   Con dit ions , ”   Inte rn ati onal  Journal   of  Re search  i n   Technol ogi cal   S t udie s ,   vo l /i ss ue:   4(4),   pp .   27 - 28 ,   2017.             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.