Какво е соларен PV модул?

Една единствена соларна клетка не може да предостави необходимата полезна мощност. За увеличаване на нивото на изходната мощност на система за фотоелектричество (PV) е необходимо да се свърже определен брой такива соларни PV клетки. Соларен модул обикновено се свързва в редица достатъчен брой соларни клетки, за да предостави необходимата стандартна изходна напрежение и мощност. Един соларен модул може да има рейтинг от 3 до 300 вата. Соларните модули или PV модули са основните комерциално достъпни строителни блокове на система за генериране на соларна електрическа мощност.
Всъщност една единствена соларна PV клетка генерира много малко количество, което е около 0,1 до 2 вата. Но не е практично да се използва такова ниско мощностно устройство като строителен блок на система. Затова се комбинира необходим брой такива клетки, за да се формира практически комерциално достъпна соларна единица, която се нарича соларен модул или PV модул.

В соларния модул соларните клетки се свързват по същия начин, както батерийните клетки в системата за батерии. Това означава, че положителните терминали на една клетка се свързват с отрицателния терминал на следващата клетка. Напрежението на соларния модул е просто сума от напреженията на отделните клетки, свързани в редица в модула.

Нормалното изходно напрежение на една соларна клетка е приблизително 0,5 В, затова ако 6 такива клетки се свържат в редица, изходното напрежение на клетката ще бъде 0,5 × 6 = 3 В.

Рейтинги на соларния модул

Изходът от соларен модул зависи от някои условия, такива като околната температура и интензитета на падащата светлина. Затова рейтинги на соларен модул трябва да бъдат специфицирани при такива условия. Ето защо е стандартизирана практика да се изразят рейтинги на PV или соларен модул при температура 25oC и 1000 вт/м2 слънчева радиация. Соларните модули се класифицират с техния изходен открито-крутово напрежение (Voc), краткосрочен ток (Isc) и пикова мощност (Wp).

Това означава, че тези три параметъра (Voc, Isc и Wp) могат да бъдат доставени от соларен модул безопасно при 25oC и 1000 вт/м2 слънчева радиация.
Тези условия, т.е. 25oC температура и 1000 вт/м2 слънчева радиация, са колективно наричани Стандартни тестови условия.
Стандартните тестови условия може да не са налични на място, където трябва да бъдат инсталирани соларните модули. Това е, защото слънчевата радиация и температурата варира с местоположението и времето.

V-I характеристика на соларния модул

Ако начертаем графика, взимайки X-ос като ос на напрежението и Y-ос като тока на соларния модул, графиката ще представи V-I характеристиката на соларния модул.

Краткосрочен ток на PV модул

При Стандартни тестови условия положителният и отрицателният терминал на соларен модул се свързват, тогава токът, доставян от модула, е краткосрочен ток. По-голяма стойност на този ток указва по-добро качество на модула.
Въпреки това, при стандартни тестови условия, този ток също зависи от площта на модула, изложена на светлина. Тъй като зависи от площта, е по-добре да се изрази краткосрочния ток на единична площ.
Това се означава с Jsc.
Затова,
Където, A е площта на модула, изложена на стандартната светлина (1000 вт/м2). Краткосрочният ток на PV модул също зависи от технологията за производство на соларни клетки.

Открито-крутово напрежение (Voc)

Напрежението на изхода на соларен модул при стандартни тестови условия, когато терминалите на модула не са свързани с никаква нагрузка. Този рейтинг на соларен модул главно зависи от технологията, използвана за производство на соларните клетки на модула. По-високо Voc указва по-добро качество на соларния модул. Открито-крутовото напрежение на соларен модул също зависи от работната температура.

Максимална точка на мощност

Това е максималното количество мощност, което модулът може да достави при Стандартни тестови условия. За фиксиран размер на модул, по-високата максимална мощност, по-добър е модулът. Максималната мощност също се нарича пикова мощност и се означава с Wm или Wp.
Соларен модул може да работи при всяка комбинация от напрежение и ток до Voc и Isc.
Но за конкретна комбинация от ток и напрежение при стандартни условия изходната мощност е максимална. Ако продължим през Y-ос на V-I характеристика на соларен модул, ще установим, че мощността на изхода нараства почти линейно с тока, но след определен ток мощността на изхода започва да пада, докато се приближава до краткосрочния ток, защото при краткосрочно състояние напрежението се приема за идеално нула между терминалите на соларния модул. Така е ясно, че максималната изходна мощност на соларен модул не се случва при максималния ток, т.е. краткосрочния ток, а вместо това се случва при определен ток, който е по-малък от краткосрочния ток (Isc). Токът, при който се случва максималната изходна мощност, се означава с Im.
Подобно, максималната мощност на соларна клетка не се случва при отворено-крутово напрежение, защото при това състояние токът през клетката се приема за идеално нула. Но, подобно на предходния случай, максималната мощност в соларен модул се случва при напрежение, по-ниско от отворено-крутово напрежение (Voc). Напрежението, при което се случва максималната изходна мощност, се означава с Vm. Максималната мощност на соларен модул се дава като

Токът и напрежението, при които се случва максималната мощност, се наричат съответно ток и напрежение при максимална точка на мощност.

Коефициент на запълване на соларен модул

Коефициентът на запълване на соларен модул се дефинира като отношението на максималната мощност (Pm = Vm x I