Điều gì là Mô-đun Điện Mặt Trời?

Một tế bào quang điện đơn lẻ không thể cung cấp công suất đầu ra cần thiết. Do đó, để tăng mức công suất đầu ra của hệ thống PV, cần kết nối một số tế bào quang điện PV. Một mô-đun mặt trời thường được kết nối theo chuỗi đủ số lượng tế bào mặt trời để cung cấp điện áp và công suất đầu ra tiêu chuẩn cần thiết. Một mô-đun mặt trời có thể có công suất từ 3 watt đến 300 watt. Các mô-đun mặt trời hoặc mô-đun PV là khối xây dựng cơ bản có sẵn thương mại của hệ thống phát điện mặt trời.
Thực tế, một tế bào quang điện PV đơn lẻ chỉ tạo ra một lượng rất nhỏ, khoảng từ 0.1 watt đến 2 watt. Tuy nhiên, việc sử dụng đơn vị công suất thấp như vậy làm khối xây dựng của hệ thống là không thực tế. Vì vậy, số lượng tế bào cần thiết được kết hợp lại để tạo thành một đơn vị mặt trời thương mại thực tế, được gọi là mô-đun mặt trời hoặc mô-đun PV.

Trong một mô-đun mặt trời, các tế bào mặt trời được kết nối theo cách tương tự như các đơn vị pin trong hệ thống ngân hàng pin. Điều đó có nghĩa là cực dương của một tế bào được kết nối với cực âm của tế bào kế tiếp. Điện áp đầu ra của mô-đun mặt trời là tổng đơn giản của điện áp của các tế bào được kết nối theo chuỗi trong mô-đun.

Điện áp đầu ra bình thường của một tế bào mặt trời khoảng 0.5 V, do đó nếu 6 tế bào như vậy được kết nối theo chuỗi thì điện áp đầu ra sẽ là 0.5 × 6 = 3 Volt.

Đánh giá Mô-đun Mặt Trời

Đầu ra từ một mô-đun mặt trời phụ thuộc vào một số điều kiện như nhiệt độ môi trường xung quanh và cường độ ánh sáng chiếu vào. Do đó, đánh giá của một mô-đun mặt trời phải được chỉ định dưới các điều kiện như vậy. Đây là thực hành tiêu chuẩn để biểu đạt đánh giá của mô-đun PV hoặc mô-đun mặt trời ở nhiệt độ 25oC và bức xạ ánh sáng 1000 w/m2. Các mô-đun mặt trời được đánh giá dựa trên điện áp mạch hở (Voc), dòng điện ngắn mạch (Isc) và công suất đỉnh (Wp).

Điều đó có nghĩa là ba tham số này (Voc, Isc và Wp) có thể được cung cấp an toàn bởi một mô-đun mặt trời ở 25oC và bức xạ mặt trời 1000 w/m2.
Các điều kiện này, tức là nhiệt độ 25oC và bức xạ mặt trời 1000 w/m2, được gọi chung là Điều Kiện Thử Nghiệm Tiêu Chuẩn.
Điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn có thể không có sẵn tại nơi lắp đặt mô-đun mặt trời. Điều này là vì bức xạ mặt trời và nhiệt độ thay đổi theo vị trí và thời gian.

Đặc tính V-I của Mô-đun Năng lượng Mặt trời

Nếu chúng ta vẽ một đồ thị bằng cách lấy trục X là trục điện áp và trục Y là dòng điện của mô-đun năng lượng mặt trời, thì đồ thị sẽ thể hiện đặc tính V-I của mô-đun năng lượng mặt trời.

Dòng Điện Khoá Ngắn Mạch của Mô-đun PV

Trong điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn, khi các đầu cực dương và âm của mô-đun năng lượng mặt trời được kết nối ngắn mạch, thì dòng điện do mô-đun cung cấp là dòng điện khoá ngắn mạch. Giá trị lớn hơn của dòng điện này cho thấy chất lượng tốt hơn của mô-đun.
Mặc dù trong điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn, dòng điện này cũng phụ thuộc vào diện tích của mô-đun tiếp xúc với ánh sáng. Do phụ thuộc vào diện tích, việc biểu diễn bằng dòng điện khoá ngắn mạch trên đơn vị diện tích là tốt hơn.
Đây được ký hiệu là Jsc.
Vì vậy,
Trong đó, A là diện tích của mô-đun tiếp xúc với bức xạ ánh sáng tiêu chuẩn (1000w/m2). Dòng điện khoá ngắn mạch của mô-đun PV cũng phụ thuộc vào công nghệ sản xuất tế bào quang điện.

Điện Áp Mở Mạch (Voc)

Điện áp đầu ra của mô-đun năng lượng mặt trời trong điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn, khi các đầu cực của mô-đun không được kết nối với tải nào. Đánh giá này của mô-đun năng lượng mặt trời chủ yếu phụ thuộc vào công nghệ sử dụng để sản xuất tế bào quang điện của mô-đun. Điện áp mở mạch cao hơn (Voc) cho thấy chất lượng tốt hơn của mô-đun năng lượng mặt trời. Điện áp mở mạch của mô-đun năng lượng mặt trời cũng phụ thuộc vào nhiệt độ hoạt động.

Điểm Công Suất Tối Đa

Đây là lượng điện năng tối đa mà mô-đun có thể cung cấp dưới Điều kiện Kiểm tra Chuẩn. Đối với kích thước cố định của một mô-đun, công suất tối đa càng cao thì mô-đun càng tốt. Công suất tối đa còn được gọi là công suất đỉnh và được ký hiệu là Wm hoặc Wp.
Một mô-đun năng lượng mặt trời có thể hoạt động ở bất kỳ tổ hợp điện áp và dòng điện nào lên đến Voc và Isc.
Nhưng đối với một tổ hợp dòng điện và điện áp cụ thể dưới điều kiện chuẩn, công suất đầu ra là tối đa. Nếu chúng ta đi theo trục y của đặc tính V-I của mô-đun năng lượng mặt trời, chúng ta sẽ thấy công suất đầu ra tăng gần như tuyến tính theo dòng điện, nhưng sau một mức dòng điện nhất định, công suất đầu ra sẽ giảm khi nó tiếp cận dòng điện ngắn mạch vì ở điều kiện ngắn mạch, điện áp được coi là lý tưởng bằng không trên các đầu cực của mô-đun năng lượng mặt trời. Vì vậy, rõ ràng rằng công suất đầu ra tối đa của mô-đun năng lượng mặt trời không xảy ra ở dòng điện tối đa, tức là dòng điện ngắn mạch, thay vào đó, nó xảy ra ở một dòng điện nhỏ hơn dòng điện ngắn mạch (Isc). Dòng điện tại đó công suất đầu ra tối đa xảy ra được ký hiệu là Im.
Tương tự, công suất tối đa của một tế bào quang điện không xảy ra ở điện áp mở mạch vì đó là điều kiện mở mạch và dòng điện qua tế bào được coi là lý tưởng bằng không, trong điều kiện này. Nhưng tương tự như trường hợp trước, công suất tối đa trong mô-đun năng lượng mặt trời xảy ra ở một điện áp thấp hơn điện áp mở mạch (Voc). Điện áp tại đó công suất đầu ra tối đa xảy ra được ký hiệu là Vm. Công suất tối đa của mô-đun năng lượng mặt trời được cho bởi

Dòng điện và điện áp tại đó công suất tối đa xảy ra được gọi là, dòng điện và điện áp tại điểm công suất tối đa tương ứng.

Hệ số Điền của Mô-đun Năng lượng Mặt trời

Hệ số Điền của mô-đun năng lượng mặt trời được định nghĩa là tỷ lệ giữa công suất tối đa (Pm = Vm x Im) so với tích của điện áp mở mạch (Voc) và dòng điện ngắn mạch (Isc).

Hệ số Điền (FF) càng cao, mô-đun năng lượng mặt trời càng tốt.

Hiệu suất của Mô-đun Năng lượng Mặt trời

Hiệu suất của mô-đun mặt trời được định nghĩa là tỷ lệ giữa công suất tối đa ở điều kiện kiểm tra tiêu chuẩn đến công suất đầu vào. Công suất đầu vào của mô-đun mặt trời là bức xạ mặt trời, được coi là 1000 w/m2. Do đó, công suất đầu vào thực tế cho tế bào là 1000A W. Trong đó, A là diện tích tiếp xúc của mô-đun mặt trời.
Vì vậy, hiệu suất,

Số lượng tế bào trong mô-đun

Số lượng tế bào trong một mô-đun phụ thuộc vào yêu cầu điện áp tiêu chuẩn cho mỗi mô-đun. Vào những năm 1980, các mô-đun mặt trời chủ yếu được sản xuất để sạc pin 12 Volt. Nhưng để sạc một pin 12 Volt, cần phải có điện áp đầu ra của mô-đun cao hơn đủ so với 12 Volt. Đây là thực hành tiêu chuẩn để thiết kế mô-đun mặt trời với điện áp định mức tối đa (Vm) là 15 Volt. Mô-đun 15 Volt này trở thành mô-đun tiêu chuẩn từ những ngày đó.
Số lượng tế bào mặt trời cần kết nối串联的太阳能电池数量取决于每个模块的标准电压要求。在20世纪80年代，太阳能模块主要用于为12伏电池充电。但是，为了给12伏电池充电，模块的输出电压需要足够高于12伏。标准做法是设计一个最大电压额定值（V_m）为15伏的太阳能模块。从那时起，这种15伏的模块就成为了标准模块。
为了达到标准电压输出而需要串联连接的太阳能电池数量取决于单个电池的开路电压（V_oc）。
太阳能电池的开路电压主要取决于其制造技术。下表显示了不同太阳能电池在标准测试条件下的开路电压。 请允许我继续翻译剩余部分，并保持原文格式不变。 系列连接以实现标准电压输出取决于单个电池的开路电压（Voc）。
太阳能电池的Voc主要取决于其制造技术。下表显示了不同太阳能电池在标准测试条件下的开路电压。

Hiệu suất của mô-đun mặt trời được định nghĩa là tỷ lệ giữa công suất tối đa ở điều kiện kiểm tra tiêu chuẩn đến công suất đầu vào. Công suất đầu vào của mô-đun mặt trời là bức xạ mặt trời, được coi là 1000 w/m2. Do đó, công suất đầu vào thực tế cho tế bào là 1000A W. Trong đó, A là diện tích tiếp xúc của mô-đun mặt trời.
Vì vậy, hiệu suất,

Số lượng tế bào trong mô-đun

Số lượng tế bào trong một mô-đun phụ thuộc vào yêu cầu điện áp tiêu chuẩn cho mỗi mô-đun. Vào những năm 1980, các mô-đun mặt trời chủ yếu được sản xuất để sạc pin 12 Volt. Nhưng để sạc một pin 12 Volt, cần phải có điện áp đầu ra của mô-đun cao hơn đủ so với 12 Volt. Đây là thực hành tiêu chuẩn để thiết kế mô-đun mặt trời với điện áp định mức tối đa (Vm) là 15 Volt. Mô-đun 15 Volt này trở thành mô-đun tiêu chuẩn từ những ngày đó.
Số lượng tế bào mặt trời cần kết nối theo chuỗi để đạt được điện áp đầu ra tiêu chuẩn phụ thuộc vào điện áp mạch mở (Voc) của các tế bào riêng lẻ.
Điện áp mạch mở (Voc) của tế bào mặt trời phụ thuộc chủ yếu vào kỹ thuật sản xuất. Bảng dưới đây hiển thị điện áp mạch mở của các tế bào mặt trời khác nhau ở điều kiện kiểm tra tiêu chuẩn.

Đối với tế bào quang điện tinh thể, điện áp mạch hở khoảng 0,5 V, như được hiển thị trong bảng trên. Điện áp Voc được đề cập ở 25oC nhưng ở nhiệt độ cao hơn 25oC, giá trị của điện áp này giảm gần 0,08 V.
Vì vậy, tại nhiệt độ hoạt động bình thường, điện áp có sẵn giữa các đầu cực của mỗi tế bào quang điện tinh thể là

Bây giờ, tiêu chuẩn để làm một mô-đun mặt trời có thể cung cấp 15 V điện áp mạch hở trong bất kỳ điều kiện nào.
Vì vậy, số lượng tế bào quang điện cần thiết để xây dựng mô-đun mặt trời như vậy là,

Vì vậy, cần 36 tế bào quang điện tinh thể để xây dựng mô-đun mặt trời tiêu chuẩn 15 V.

Lời tuyên bố: Tôn trọng của gốc, bài viết tốt xứng đáng được chia sẻ, nếu vi phạm hãy liên hệ để xóa.