Що таке сонячний фотоелемент?
Одна сонячна клітина не може забезпечити потрібний корисний вивід. Тому, щоб збільшити рівень виводної потужності системи PV, необхідно під'єднати кілька таких сонячних клітин PV. Сонячний модуль зазвичай серійно під'єднаний достатньою кількістю сонячних клітин, щоб забезпечити потрібний стандартний вивід напруги та потужності. Один сонячний модуль може мати рейтинг від 3 до 300 ватт. Сонячні модулі або модулі PV є комерційно доступними базовими будівельними блоками системи генерації сонячної електричної енергії.
Насправді одна сонячна клітина PV генерує дуже малий обсяг, який становить близько 0,1-2 ватт. Але немає практичного сенсу використовувати такий низькопотужний блок як основу системи. Тому для створення практичної комерційно доступної сонячної одиниці, відомої як сонячний модуль або модуль PV, об'єднуються необхідна кількість таких клітин.
У сонячному модулі сонячні клітини під'єднуються таким же чином, як і батарейні клітини в системі батарей. Це означає, що додатні термінали однієї клітини під'єднуються до від'ємного терміналу наступної клітини. Напруга сонячного модуля є простим сумарним значенням напруги окремих клітин, під'єднаних послідовно в модулі.
Звичайна вивідна напруга сонячної клітини становить приблизно 0,5 В, тому якщо 6 таких клітин під'єднані послідовно, то вивідна напруга клітини буде 0,5 × 6 = 3 Вольта.
Рейтинги сонячного модуля
Вивід сонячного модуля залежить від деяких умов, таких як температура оточуючого середовища та інтенсивність світла. Тому рейтинг сонячного модулю повинен бути вказаний при таких умовах. Звичайно практикується вираження рейтингу модуля PV або сонячного модуля при температурі 25°C та радіації світла 1000 Вт/м2. Сонячні модулі оцінюються за їх вивідну відкриту цепну напругу (Voc), струм короткого замкнення (Isc) та пікову потужність (Wp).
Це означає, що ці три параметри (Voc, Isc та Wp) можуть бути доставлені сонячним модулем безпечно при 25°C та 1000 Вт/м2 сонячної радіації.
Ці умови, тобто температура 25°C та 1000 Вт/м2 сонячної радіації, колективно називаються стандартними тестовими умовами.
Стандартні тестові умови можуть бути недоступні на місці, де мають бути встановлені сонячні модулі. Це тому, що сонячна радіація та температура змінюються залежно від місця та часу.
Характеристика V-I сонячного модуля
Якщо ми намалюємо графік, взявши X-вісь як вісь напруги, а Y-вісь як струми сонячного модуля, то графік представить характеристику V-I сонячного модуля.
Струм короткого замкнення модуля PV
При стандартних тестових умовах, позитивний та негативний термінали сонячного модуля короткозамкнені, тоді струм, доставлений модулем, є струмом короткого замкнення. Більше значення цього струму вказує на кращість модуля.
Хоча при стандартних тестових умовах, цей струм також залежить від площі модуля, яка відкрита для світла. Оскільки він залежить від площі, краще виразити його як струм короткого замкнення на одиницю площі.
Це позначається як Jsc.
Тому,
Де A — площа модуля, відкрита для стандартної світлової радіації (1000 Вт/м2). Струм короткого замкнення модуля PV також залежить від технології виробництва сонячних клітин.
Відкрита цепна напруга (Voc)
Напруга виводу сонячного модуля при стандартних тестових умовах, коли термінали модуля не під'єднані до жодного навантаження. Цей рейтинг сонячного модуля залежить від технології, використаної для виготовлення сонячних клітин модуля. Більша Voc вказує на кращість сонячного модуля. Ця відкрита цепна напруга сонячного модуля також залежить від робочої температури.
Точка максимальної потужності
Це максимальна кількість потужності, яку може доставити модуль при стандартних тестових умовах. Для фіксованих розмірів модуля, більша максимальна потужність краще модуль. Максимальна потужність також називається пікова потужність, і це позначається як Wm або Wp.
Сонячний модуль може працювати в будь-якій комбінації напруги та струму до Voc та Isc.
Але для певної комбінації струму та напруги при стандартних умовах вивідна потужність є максимальною. Якщо ми пройдемо через Y-вісь характеристики V-I сонячного модуля, ми побачимо, що вивідна потужність зростає приблизно лінійно зі струмом, але після певного струму вивідна потужність спаде, коли вона наближиться до струму короткого замкнення, оскільки при короткому замиканні напруга вважається ідеально нульовою на терміналах сонячного модуля. Тому очевидно, що максимальна вивідна потужність сонячного модуля не відбувається при максимальному струмі, тобто струмі короткого замкнення (Isc), а відбувається при певному струмі, який менший за струм короткого замкнення (Isc). Цей струм, при якому відбувається максимальна вивідна потужність, позначається як Im.
Подібно, максимальна потужність сонячної клітини не відбувається при відкритій цепній напрузі, оскільки це відкрите цепне умова, і струм через клітину вважається ідеально нульовим. Але, подібно до попереднього випадку, максимальна потужність в сонячному модулі відбувається при напрузі, нижчій за відкриту цепну напругу (Voc). Напруга, при якій відбувається максимальна вивідна потужність, позначається як Vm. Максимальна потужність сонячного модуля задається як
Струм та напруга, при яких відбувається максимальна потужність, відповідно, називаються струмом та напругою в точці максимальної потужності.
Коефіцієнт заповнення сонячного модуля
