В последние годы на территории стран СНГ значительно вырос парк фотоэлектростанций, и тенденция его увеличения продолжается. Основной вид оборудования таких электростанций – это фотоэлектрические модули (ФЭМ), количество которых может доходить до сотен тысяч для одной станции. Каждый ФЭМ, в свою очередь, имеет достаточно сложную конструкцию из нескольких десятков последовательно соединенных тонкими алюминиевыми проводниками (на поверхностном слое) фотоэлементов [1]. Эти проводники в совокупности с естественным сопротивлением полупроводниковых фотоэлементов образуют последовательное электрическое сопротивление ФЭМ [2], определяющее КПД ФЭМ, т. е. его эффективность [3].
КПД современных ФЭМ составляет 10–15% и в процессе эксплуатации постепенно снижается из-за электрофизического старения полупроводников и ухудшения качества внутренних контактов ФЭМ. Производители гарантируют снижение установленной мощности ФЭМ на 10% в первые 10 лет эксплуатации и 20% – через 20 лет эксплуатации [4]. Однако очевидно, что из-за влияния окружающей среды (изморозь, снег, ветер и т. д.) и неравномерной нагрузки потребителей деградация некоторых модулей может происходить быстрее, чем гарантируется производителями. На фотоэлектростанциях это может привести к снижению уровня генерации электроэнергии и, соответственно, к финансовым затратам. Таким образом, задача периодического контроля эффективности ФЭМ является актуальной и должна прорабатываться в научной сфере.
В мировой научной литературе каждый год появляется множество публикаций, посвященных исследованиям эффективности ФЭМ. В большинстве случаев авторы предлагают математические модели для анализа вольт-амперных характеристик ФЭМ [6–10]. Моделирование предполагает применение сложных вычислительных сред, таких как Matlab Simulink из-за нелинейности параметров фотоэлементов модулей.
Для получения значений последовательного и параллельного сопротивлений ФЭМ, влияющих на его эффективность, авторами научных публикаций рассматривается множество методик, предполагающих теоретический, экспериментальный или смешанный подходы [11–14]. При этом необходимо отметить, что значения сопротивлений, получаемые авторами публикаций, существенно разнятся. Так, значение последовательного сопротивления ФЭМ в [11] составило 0,45 Ом, в [12] – 20 Ом, в [13] – 0,64 Ом, в [14] – 8,7 Ом. Расчетные значения параллельного сопротивления различаются еще сильнее: от 90 в [13] до 1200 Ом в [12].