آیا ارتباطی بین ولتاژ و توان خروجی در سلول‌های فتوولتائیک وجود دارد؟ اگر آری، افزایش ولتاژ چگونه بر توان خروجی تأثیر می‌گذارد؟

بله، رابطه‌ای بین ولتاژ و توان خروجی سلول‌های فتوولتائیک (PV) وجود دارد. رابطه بین ولتاژ، جریان و توان خروجی می‌تواند از طریق فرمول الکتریکی پایه درک شود:

P=V⋅I

که در آن:

• P توان است،

• V ولتاژ است،

• I جریان است.

در زمینه سلول‌های PV، هر دوی ولتاژ (V) و جریان (I) به توان خروجی (P) کمک می‌کنند. با این حال، این رابطه خطی نیست به دلیل طبیعت عملکرد سلول‌های خورشیدی و منحنی‌های مشخصه آنها.

تأثیر افزایش ولتاژ بر توان خروجی

افزایش ولتاژ می‌تواند تأثیرات مختلفی بر توان خروجی داشته باشد بسته به شرایط عملیاتی.

نقطه توان ماکسیمم (MPP)

سلول‌های PV به صورت موثرترین در نقطه خاصی به نام نقطه توان ماکسیمم (MPP) کار می‌کنند، جایی که حاصل ضرب ولتاژ و جریان بیشینه می‌شود.

اگر ولتاژ را افزایش دهید و در نزدیکی MPP بمانید، توان خروجی ممکن است افزایش یابد زیرا حاصل V⋅I بزرگ‌تر می‌شود.

منحنی ولتاژ-جریان

منحنی V−I یک سلول PV نشان می‌دهد که با افزایش ولتاژ، جریان کاهش می‌یابد. این به دلیل مقاومت داخلی و سایر ضایعات درون سلول است.

بنابراین، افزایش ولتاژ خیلی زیاد می‌تواند منجر به کاهش جریان شود که می‌تواند توان خروجی کل را کاهش دهد اگر نقطه عملیاتی از MPP دور شود.

اعتبارهای عملی

• دمای عملیاتی: دمای بالاتر می‌تواند ولتاژ باز-مدار (Voc) یک سلول PV را کاهش دهد و توان خروجی را کاهش دهد.

• طراحی سلول: فناوری‌های مختلف PV (مثلاً سیلیکون تک‌بلور، سیلیکون چندبلور، لایه نازک) دارای مشخصه‌های ولتاژ-جریان متفاوت هستند و بنابراین به تغییرات ولتاژ پاسخ‌های متفاوتی خواهند داشت.

بیشینه کردن توان خروجی

برای بیشینه کردن توان خروجی سلول‌های PV، مهم است که نقطه توان ماکسیمم (MPP) را با استفاده از تکنیک‌هایی مانند ردیابی نقطه توان ماکسیمم (MPPT) تعقیب کنید. الگوریتم‌های MPPT مقاومت بار یا یک تبدیل‌کننده DC-DC متغیر را تنظیم می‌کنند تا مطمئن شوند که سیستم در ترکیب بهینه ولتاژ-جریان برای تولید توان ماکسیمم عمل می‌کند.

خلاصه

افزایش ولتاژ در سلول‌های PV می‌تواند توان خروجی را افزایش دهد اگر عملیات نزدیک به نقطه توان ماکسیمم باقی بماند. با این حال، دور شدن خیلی زیاد از این نقطه می‌تواند توان خروجی را کاهش دهد به دلیل رابطه معکوس بین ولتاژ و جریان در منحنی V−I. بنابراین، بهینه‌سازی نقطه عملیاتی برای بیشینه کردن توان خروجی سیستم‌های PV بسیار مهم است.