چه چیزی پانل خورشیدی فتوولتائیک است

یک سلول خورشیدی تنها نمی‌تواند خروجی مورد نیاز را فراهم کند. بنابراین برای افزایش سطح توان خروجی یک سیستم فتوولتائیک، باید تعدادی از این سلول‌های خورشیدی فتوولتائیک به هم متصل شوند. یک ماژول خورشیدی معمولاً با اتصال سری تعداد کافی از سلول‌های خورشیدی به یکدیگر، ولتاژ و توان استاندارد مورد نیاز را فراهم می‌کند. یک ماژول خورشیدی می‌تواند از ۳ وات تا ۳۰۰ وات دارای نمره باشد. ماژول‌های خورشیدی یا ماژول‌های فتوولتائیک، بلوک‌های سازنده اساسی یک سیستم تولید انرژی الکتریکی خورشیدی در بازار موجود هستند.
در واقع یک سلول خورشیدی فتوولتائیک تنها مقدار بسیار کوچکی تولید می‌کند که حدود ۰.۱ وات تا ۲ وات است. اما استفاده از چنین واحد پایین توانی به عنوان بلوک سازنده یک سیستم عملی نیست. بنابراین تعداد مورد نیاز از چنین سلول‌هایی با هم ترکیب می‌شوند تا یک واحد خورشیدی تجاری عملی تشکیل شود که به آن ماژول خورشیدی یا ماژول فتوولتائیک می‌گویند.

در یک ماژول خورشیدی، سلول‌های خورشیدی به همان شکلی که واحدهای سلولی باتری در یک سیستم بانک باتری متصل می‌شوند، متصل می‌شوند. یعنی ترمینال‌های مثبت یک سلول به ترمینال‌های منفی سلول بعدی متصل می‌شوند. ولتاژ ماژول خورشیدی مجموع ساده ولتاژ سلول‌هایی است که به صورت سری در ماژول متصل شده‌اند.

ولتاژ خروجی معمول یک سلول خورشیدی تقریباً ۰.۵ وولت است، بنابراین اگر ۶ سلول چنینی به صورت سری متصل شوند، ولتاژ خروجی سلول‌ها ۰.۵ × ۶ = ۳ وولت خواهد بود.

نمره‌های ماژول خورشیدی

خروجی یک ماژول خورشیدی به شرایطی مانند دمای محیط و شدت نور وارد شده بستگی دارد. بنابراین نمره یک ماژول خورشیدی باید تحت چنین شرایطی مشخص شود. این یک روش استاندارد است که نمره یک ماژول فتوولتائیک یا خورشیدی را در دمای ۲۵o سانتیگراد و شدت نور ۱۰۰۰ وات بر متر مربع بیان کنیم. ماژول‌های خورشیدی با ولتاژ باز (Voc)، جریان کوتاه مدار (Isc) و توان قله (Wp) نمره گذاری می‌شوند.

این به این معناست که این سه پارامتر (Voc, Isc و Wp) توسط یک ماژول خورشیدی در دمای ۲۵o سانتیگراد و شدت نور ۱۰۰۰ وات بر متر مربع به صورت ایمن تحویل داده می‌شوند.
این شرایط یعنی دمای ۲۵o سانتیگراد و شدت نور ۱۰۰۰ وات بر متر مربع به طور جمعی شرایط تست استاندارد نامیده می‌شوند.
شرایط تست استاندارد ممکن است در محل نصب ماژول‌های خورشیدی موجود نباشد. این به دلیل این است که شدت نور و دما با مکان و زمان متفاوت است.

ویژگی V-I ماژول خورشیدی

اگر یک نمودار رسم کنیم با محور X به عنوان محور ولتاژ و محور Y به عنوان جریان یک ماژول خورشیدی، آنگاه نمودار ویژگی V-I یک ماژول خورشیدی را نشان می‌دهد.

جریان کوتاه مدار ماژول فتوولتائیک

در شرایط تست استاندارد، ترمینال‌های مثبت و منفی یک ماژول خورشیدی به هم کوتاه مدار می‌شوند، جریان تحویل داده شده توسط ماژول جریان کوتاه مدار است. مقدار بزرگتر این جریان نشان‌دهنده بهتر بودن ماژول است.
اگرچه در شرایط تست استاندارد، این جریان نیز به مساحت ماژول مواجه با نور بستگی دارد. چون به مساحت بستگی دارد، بهتر است با جریان کوتاه مدار به ازای واحد مساحت بیان شود.
این به صورت Jsc نشان داده می‌شود.
بنابراین،
که A مساحت ماژول مواجه با نور استاندارد (۱۰۰۰ وات بر متر مربع) است. جریان کوتاه مدار یک ماژول فتوولتائیک نیز به تکنولوژی تولید سلول‌های خورشیدی بستگی دارد.

ولتاژ باز (Voc)

ولتاژ خروجی یک ماژول خورشیدی در شرایط تست استاندارد، وقتی ترمینال‌های ماژول با هیچ باری متصل نیستند. این نمره ماژول خورشیدی عمدتاً به تکنولوژی تولید سلول‌های خورشیدی ماژول بستگی دارد. ولتاژ بالاتر Voc نشان‌دهنده بهتر بودن ماژول خورشیدی است. این ولتاژ باز یک ماژول خورشیدی نیز به دمای عملکرد بستگی دارد.

نقطه توان حداکثری

این حداکثر مقدار توانی است که ماژول می‌تواند در شرایط تست استاندارد تحویل دهد. برای یک ابعاد ثابت از یک ماژول، توان حداکثری بالاتر ماژول بهتر است. توان حداکثری همچنین به عنوان توان قله شناخته می‌شود و با Wm یا Wp نشان داده می‌شود.
یک ماژول خورشیدی می‌تواند در هر ترکیب ولتاژ و جریانی تا Voc و Isc عمل کند.
اما برای یک ترکیب خاص از جریان و ولتاژ در شرایط استاندارد، توان خروجی حداکثر است. اگر از محور y نمودار V-I یک ماژول خورشیدی حرکت کنیم، خواهیم دید که توان خروجی تقریباً خطی با جریان افزایش می‌یابد اما پس از یک جریان خاص توان خروجی کاهش می‌یابد زیرا به جریان کوتاه مدار نزدیک می‌شود. در شرایط کوتاه مدار، ولتاژ به صورت ایده‌آل در ترمینال‌های ماژول خورشیدی صفر در نظر گرفته می‌شود. بنابراین واضح است که توان خروجی حداکثری یک ماژول خورشیدی در جریان حداکثری یعنی جریان کوتاه مدار (Isc) اتفاق نمی‌افتد بلکه در یک جریان کمتر از جریان کوتاه مدار (Isc) رخ می‌دهد. این جریان که در آن توان خروجی حداکثر رخ می‌دهد با Im نشان داده می‌شود.
به طور مشابه، توان حداکثر یک سلول خورشیدی در ولتاژ باز رخ نمی‌دهد زیرا در این حالت ولتاژ باز است و جریان از طریق سلول به صورت ایده‌آل صفر در نظر گرفته می‌شود. اما به طور مشابه مانند مورد قبلی، توان حداکثر یک ماژول خورشیدی در یک ولتاژ کمتر از ولتاژ باز (Voc) رخ می‌دهد. ولتاژ که در آن توان خروجی حداکثر رخ می‌دهد با Vm نشان داده می‌شود. توان حداکثر یک ماژول خورشیدی به صورت زیر داده می‌شود

جریان و ولتاژ که در آن توان حداکثر رخ می‌دهد به ترتیب به عنوان جریان و ولتاژ در نقطه توان حداکثری اشاره می‌شود.

فاکتور پر شدن یک ماژول خورشیدی