Co je to solární fotovoltaický modul?

Jedna solární buňka nemůže poskytnout požadovaný užitečný výkon. Chcete-li zvýšit výkon fotovoltaického systému, je třeba propojit několik takových fotovoltaických buněk. Solární modul obvykle obsahuje sériově spojenou dostatečnou počet solárních článků, aby poskytl požadovaný standardní výstupní napětí a výkon. Jeden solární modul může být vybaven od 3 do 300 wattů. Solární moduly nebo PV moduly jsou komerčně dostupné základní stavební bloky pro systém generace elektrické energie z solární energie.
Ve skutečnosti jedna solární fotovoltaická buňka produkuje velmi malé množství, které se pohybuje okolo 0,1 až 2 wattů. Ale není praktické používat takto malý výkon jako stavební blok systému. Proto je nutné kombinovat požadovaný počet takových článků, aby vznikla praktická komerčně dostupná solární jednotka, známá jako solární modul nebo PV modul.

V solárním modulu jsou solární články propojeny stejným způsobem, jako jsou článkové jednotky v bateriovém systému. To znamená, že kladná terminály jedné buňky jsou připojeny k záporným terminálům dalších článků. Napětí solárního modulu je jednoduchý součet napětí jednotlivých článků, které jsou v modulu sériově spojeny.

Normální výstupní napětí solární buňky je přibližně 0,5 V, takže pokud jsou 6 takových článků sériově spojených, výstupní napětí by bylo 0,5 × 6 = 3 V.

Hodnocení solárního modulu

Výstup z solárního modulu závisí na některých podmínkách, jako je okolní teplota a intenzita dopadajícího světla. Proto musí být hodnocení solárního modulu specifikováno za takových podmínek. Je to standardizovaná praxe, vyjádřit hodnocení PV nebo solárního modulu při 25oC a 1000 W/m2 sluneční radiaci. Solární moduly jsou hodnoceny podle jejich výstupního otevřeného okruhového napětí (Voc), krátkozaměrného proudu (Isc) a špičkového výkonu (Wp).

To znamená, že tyto tři parametry (Voc, Isc a Wp) lze bezpečně dodávat solárním modulem při 25oC a 1000 W/m2 sluneční radiaci.
Tyto podmínky, tj. 25oC a 1000 W/m2 sluneční radiace, jsou společně označovány jako Standardní testovací podmínky.
Standardní testovací podmínky nemusí být k dispozici na místě, kde mají být solární moduly instalovány. To proto, že sluneční radiace a teplota se liší podle místa a času.

V-I charakteristika solárního modulu

Pokud nakreslíme graf, kde osa X představuje napětí a osa Y proudy solárního modulu, pak tento graf reprezentuje V-I charakteristiku solárního modulu.

Krátkozaměrný proud PV modulu

Podle standardních testovacích podmínek jsou kladný a záporný terminál solárního modulu krátkozaměrně spojeni, pak proud dodaný modulem je krátkozaměrný proud. Větší hodnota tohoto proudu naznačuje lepší kvalitu modulu.
I když podle standardních testovacích podmínek tento proud závisí také na ploše modulu, která je vystavena světlu. Protože závisí na ploše, je lepší ho vyjádřit jako krátkozaměrný proud na jednotku plochy.
To se označuje jako Jsc.
Tedy,
Kde A je plocha modulu vystavená standardnímu světelnému záření (1000 W/m2). Krátkozaměrný proud PV modulu závisí také na technologii výroby solárních článků.

Otevřené okruhové napětí (Voc)

Napětí výstupu solárního modulu podle standardních testovacích podmínek, kdy terminály modulu nejsou připojeny k žádnému zátěži. Toto hodnocení solárního modulu závisí hlavně na technologii použité pro výrobu solárních článků modulu. Vyšší Voc naznačuje lepší kvalitu solárního modulu. Toto otevřené okruhové napětí solárního modulu závisí také na provozní teplotě.

Bod maximálního výkonu

Toto je maximální množství výkonu, které může dodat modul podle standardních testovacích podmínek. Pro pevnou dimenzi modulu, čím vyšší maximální výkon, tím lepší je modul. Maximální výkon se také nazývá špičkový výkon a označuje se jako Wm nebo Wp.
Solární modul lze provozovat v libovolné kombinaci napětí a proudu až do Voc a Isc.
Ale pro určitou kombinaci proudu a napětí podle standardních podmínek je výstupní výkon maximální. Pokud projdeme osou y V-I charakteristiky solárního modulu, najdeme, že výkon výstupu roste téměř lineárně s proudem, ale po dosažení určitého proudu výkon výstupu klesne, protože se blíží k krátkozaměrnému proudu, kdy napětí mezi terminály solárního modulu je považováno za ideálně nulové. Je tedy jasné, že maximální výkonový výstup solárního modulu nevzniká při maximálním proudu, tj. krátkozaměrném proudu (Isc), ale spíše při proudu, který je nižší než krátkozaměrný proud (Isc). Tento proud, při kterém nastane maximální výkonový výstup, se označuje jako Im.
Podobně jako v předchozím případě, maximální výkon solárního článku nevzniká při otevřeném okruhovém napětí, protože je to otevřený okruh a proud procházející článkem je považován za ideálně nulový. Maximální výkon v solárním modulu však nastává při napětí nižším než otevřené okruhové napětí (Voc). Napětí, při kterém nastane maximální výkonový výstup, se označuje jako Vm. Maximální výkon solárního modulu je dán

Proud a napětí, při kterých nastane maximální výkon, se označují jako proud a napětí v bodě maximálního výkonu.

Plnění solárního modulu

Plnění solárního modulu je definováno jako poměr maximálního výkonu (Pm = V