Vad är en solcellsmodul?
En enskild solcell kan inte ge den nödvändiga användbara utmatningen. För att öka utmatningsnivån av en PV-system krävs det att ett antal sådana PV-solceller ansluts. En solmodul är normalt serieansluten med tillräckligt många solceller för att ge den nödvändiga standardutmatningsströmmen och effekten. En solmodul kan vara klassificerad från 3 watt till 300 watt. Solmoduler eller PV-moduler är kommersiellt tillgängliga grundläggande byggblock i ett solenergi-genereringssystem.
Faktiskt genererar en enskild sol-PV-cell en mycket liten mängd, runt 0.1 watt till 2 watt. Men det är inte praktiskt att använda sådan låg effekt som byggblock i ett system. Så det nödvändiga antalet sådana celler kombineras tillsammans för att forma en praktiskt kommersiellt tillgänglig solenhet, vilken kallas solmodul eller PV-modul.
I en solmodul är solcellerna anslutna på samma sätt som battericellerna i ett batteribanksystem. Det betyder att positiva terminaler av en cell är anslutna till negativa terminalspänning av en solmodul, vilket är enkel summa av spänningen av de individuella cellerna anslutna i serie i modulen.
Den normala utmatningsströmmen av en solcell är ungefär 0.5 V, så om 6 sådana celler är anslutna i serie skulle utmatningsströmmen av cellen vara 0.5 × 6 = 3 Volt.
Klassificering av Solmodul
Utmatningen från en solmodul beror på vissa förhållanden, såsom omgivande temperatur och intensitet av inkommande ljus. Därför måste klassificeringen av en solmodul specificeras under sådana förhållanden. Det är standardiserad praxis att uttrycka klassificeringen av en PV- eller solmodul vid 25oC temperatur och 1000 w/m2 ljustrålning. Solmoduler är klassificerade med deras utmatningsöppna kretsström (Voc), kortslutningsström (Isc) och topp-effekt (Wp).
Det betyder att dessa tre parametrar (Voc, Isc och Wp) kan levereras av en solmodul säkert vid 25oC och 1000 w/m2 solstrålning.
Dessa förhållanden, dvs. 25oC temperatur och 1000 w/m2 solstrålning, kallas kollektivt Standard Test Conditions.
Standard Test Conditions kan inte finnas på plats där solmodulerna ska installeras. Detta beror på att solstrålningen och temperaturen varierar beroende på plats och tidpunkt.
V-I-karakteristik av Solmodul
Om vi ritar en graf genom att ta X-axeln som spänningsaxel och Y-axeln som strömmar av en solmodul, kommer grafen att representera V-I-karakteristiken av en solmodul.
Kortslutningsström av PV-modul
Under Standard Test Conditions är de positiva och negativa terminalerna av en solmodul kortslutade, då strömmen som levereras av modulen är kortslutningsström. Ett större värde av denna ström indikerar bättre modul.
Trots detta, under standardtestvillkor, beror denna ström också på arean av modulen som exponeras för ljuset. Eftersom den beror på area, är det bättre att uttrycka kortslutningsström per enhetsarea.
Detta betecknas som Jsc.
Alltså,
Där A är arean av modulen som exponeras för standardljusradiation (1000w/m2). Kortslutningsström av en PV-modul beror också på tillverkningsmetod för solceller.
Öppen kretsström (Voc)
Spänningen från en solmodul under standardtestvillkor, när terminalerna av modulen inte är anslutna till någon belastning. Denna klassificering av solmodul beror huvudsakligen på tekniken som används för att tillverka solcellerna i modulen. Högre Voc indikerar bättre solmodul. Denna öppna kretsström av en solmodul beror också på driftstemperatur.
Maximal effektpunkt
Detta är den maximala mängden effekt som modulen kan leverera under Standard Test Conditions. För en fast dimension av en modul, desto högre den maximala effekten, desto bättre modulen. Maximal effekt kallas också topp-effekt och betecknas som Wm eller Wp.
En solmodul kan drivas i valfri spännings- och strömkombination upp till Voc och Isc.
Men för en viss ströms- och spänningskombination under standardvillkor är utmatningseffekten maximal. Om vi går igenom y-axeln av V-I-karakteristiken av en solmodul, kommer vi att upptäcka att effektutmatningen ökar nästan linjärt med ström, men efter en viss ström kommer effektutmatningen att sjunka eftersom den närmar sig kortslutningsströmmen, då spänningen anses vara idealiskt noll över terminalerna av solmodulen. Så det är tydligt att den maximala utmatnings effekten av en solmodul inte inträffar vid maximal ström, dvs. kortslutningsström, istället inträffar den vid en viss ström som är mindre än kortslutningsströmmen (Isc). Strömmen vid vilken den maximala utmatnings effekten inträffar betecknas som Im.
På liknande sätt inträffar inte maximal effekt av en solcell vid öppen kretsström eftersom det är öppen krets villkor och ström genom cellen anses vara idealiskt noll under dessa förhållanden. Men på samma sätt som i föregående fall, inträffar maximal effekt i en solmodul vid en spänning som är lägre än öppen kretsström (Voc). Spänningen vid vilken den maximala effektutmatningen inträffar betecknas som Vm. Den maximala effekten av en solmodul ges som
Strömmen och spänningen vid vilken den maximala effekten inträffar refereras som, respektive ström och spänning vid maximal effektpunkt.
Fyllningsfaktor av en Solmodul
Fyllningsfaktorn av en solmodul definieras som kvoten mellan maximal effekt (Pm = Vm x Im) och produkten av öppen kretsström (Voc) och kortslutningsström (Isc).
Högre fyllningsfaktor (FF) indikerar bättre solmodul.
