Hvad er en solcellemodul?
En enkelt solcelle kan ikke levere den nødvendige nyttige effekt. For at øge effektniveauet af et PV-system, er det nødvendigt at forbinde flere sådanne PV solceller. En solmodul er normalt rækkeforbundet med tilstrækkelig mange solceller for at give den ønskede standardudgangsspænding og effekt. En solmodul kan være rated fra 3 watt til 300 watt. Solmoduler eller PV-moduler er de kommercielt tilgængelige grundlæggende byggesten i et solbaseret elektrisk energiforsyningsystem.
Faktisk genererer en enkelt sol-PV-celle en meget lille mængde, der ligger omkring 0,1 watt til 2 watt. Men det er ikke praktisk at bruge sådan en lav effekt enhed som byggesten i et system. Derfor kombineres den nødvendige mængde af sådanne celler for at danne en praktisk, kommercielt tilgængelig solenhed, der kaldes solmodul eller PV-modul.
I en solmodul er solcellerne forbundet på samme måde som battericellene i et batteribanksystem. Det betyder, at positive terminaler på en celle er forbundet til negative terminaler på næste celle. Spændingen på solmodulen er en simpel sum af spændingerne på de individuelle celler, der er forbundet i serie i modulen.
Den normale udgangsspænding fra en solcelle er cirka 0,5 V, så hvis 6 sådanne celler er forbundet i serie, vil udgangsspændingen fra cellerne være 0,5 × 6 = 3 Volt.
Rangering af solmodul
Udgangen fra en solmodul afhænger af nogle forhold som ambienttemperatur og intensiteten af indfaldende lys. Derfor skal rangeringen af en solmodul angives under sådanne forhold. Det er standardpraksis at udtrykke rangeringen af en PV- eller solmodul ved 25oC temperatur og 1000 w/m2 lysstråling. Solmoduler er rangeret med deres åbne kreditspænding (Voc), kortslutningsstrøm (Isc) og peak-effekt (Wp).
Det betyder, at disse tre parametre (Voc, Isc og Wp) kan leveres sikkert af en solmodul ved 25oC og 1000 w/m2 solstråling.
Disse forhold, dvs. 25oC temperatur og 1000 w/m2 solstråling, kaldes kollektivt Standard Test Conditions.
Standard Test Conditions kan ikke være tilgængelige på stedet, hvor solmodulerne skal installeres. Dette skyldes, at solstrålingen og temperaturen varierer med placering og tid.
V-I karakteristik for solmodul
Hvis vi tegner et diagram ved at tage X-aksen som spændingsaksen og Y-aksen som strømmen for en solmodul, vil grafen repræsentere V-I karakteristikken for en solmodul.
Kortslutningsstrøm for PV-modul
Under Standard Test Conditions er positive og negative terminaler på en solmodul kortsluttet, og strømmen, der leveres af modulen, er kortslutningsstrømmen. En større værdi af denne strøm indikerer bedre kvalitet af modulen.
Selv under standard test forhold, afhænger denne strøm også af arealet af modulen, der er udsat for lys. Da den afhænger af arealet, er det bedst at udtrykke kortslutningsstrømmen per enhed areal.
Dette angives som Jsc.
Herved,
Hvor A er arealet af modulen, der er udsat for standard lysstråling (1000 w/m2). Kortslutningsstrømmen for en PV-modul afhænger også af produktionsteknikken for solceller.
Åben kreditspænding (Voc)
Spændingsudgangen fra en solmodul under standard test forhold, når terminalerne på modulen ikke er forbundet til nogen last. Denne rangering af solmodulen afhænger hovedsageligt af teknologien, der anvendes til at producere solcellerne i modulen. Højere Voc indikerer bedre kvalitet af solmodulen. Denne åbne kreditspænding af en solmodul afhænger også af driftstemperaturen.
Maksimal effektpunkt
Dette er den maksimale mængde effekt, som modulen kan levere under Standard Test Conditions. For en fast dimension af en modul, jo højere den maksimale effekt, jo bedre er modulen. Maksimal effekt kaldes også peak-effekt, og dette angives som Wm eller Wp.
En solmodul kan fungere ved enhver spændings- og strømkombination op til Voc og Isc.
Men for en bestemt strøm- og spændingskombination under standard forhold er udgangseffekten maksimal. Hvis vi følger y-aksen af V-I karakteristikken for en solmodul, vil vi finde, at effekten stiger næsten lineært med strømmen, men efter en bestemt strøm falder effekten, da den nærmer sig kortslutningsstrømmen, da spændingen anses for at være ideelt nul på terminalerne af solmodulen. Så det er klart, at den maksimale udgangseffekt for en solmodul ikke forekommer ved maksimal strøm, dvs. kortslutningsstrøm, men snarere ved en strøm, der er mindre end kortslutningsstrøm (Isc). Denne strøm, hvor den maksimale udgangseffekt forekommer, angives som Im.
Ligeledes forekommer ikke maksimal effekt for en solcelle ved åben kreditspænding, da det er en åben kreditsituation, og strømmen gennem cellen anses for at være ideelt nul. Men ligesom i det foregående tilfælde, forekommer maksimal effekt i en solmodul ved en spænding, der er lavere end åben kreditspænding (Voc). Spændingen, hvor den maksimale effekt forekommer, angives som Vm. Den maksimale effekt for en solmodul er givet som
Strømmen og spændingen, hvor den maksimale effekt forekommer, refereres henholdsvis som strøm og spænding ved maksimal effektpunkt.
Udfyllingsfaktor for en solmodul
Udfyllingsfaktoren for en solmodul defineres som forholdet mellem maksimal effekt (Pm = Vm x Im) til produktet af åben kreditspænding (Voc) og kortslutningsstrøm (Isc).
Jo højere Udfyllingsfaktoren (FF), jo bedre er solmodulen.
