solární panel se skládá ze solárních článků, které jsou často spojeny dohromady v panelu do solárních modulů. Typický solární panel se skládá z 60 nebo více jednotlivých solárních článků. Solární článek je postaven jako sendvič. Má horní vrstvu a spodní vrstvu stejně jako plátky chleba. Tyto vrstvy jsou vyrobeny z křemíku, který je ošetřen (označován jako doping) jinými prvky, jako je bor a fosfor, které způsobují, že křemík má buď příliš mnoho elektronů, nebo příliš málo z nich. Solární článek produkuje elektřinu, když ji světlo zasáhne, protože energie ze světla srazí elektrony uvolněné z vrstvy v buňce, která má příliš mnoho elektronů. Výsledkem je, že elektrický proud proudí z článku
fotovoltaický efekt
fotovoltaický efekt popisuje schopnost některých materiálů emitovat elektrony při vystavení světlu. Většina solárních článků je vyrobena převážně z křemíku, ale používají se i jiné materiály. Materiály jako křemík se používají, protože se jedná o polovodiče. Polovodič je látka, která sdílí některé vlastnosti kovů, které vedou elektřinu, a některé vlastnosti izolačních materiálů, které nevedou elektřinu.
jak fungují polovodiče v solárních článcích
dvě vrstvy silikonu v solárním článku se označují jako n-vrstva a p-vrstva. N-vrstva má záporný elektrický náboj, P-vrstva má kladný elektrický náboj. Když sluneční světlo vstoupí do buňky, fotony procházejí n-vrstvou a nesou s sebou svou energii. Fotony pak odevzdávají svou energii elektronům ve spodní P-vrstvě. Tyto elektrony pak používají energii, kterou jim dávají fotony, aby skočily do n-vrstvy. To má za následek, že n-vrstva emituje tyto elektrony do obvodu a produkuje elektřinu.
jak solární články pracují v solárním panelu
solární články v solárním panelu jsou zapojeny do série. To znamená, že každý solární článek zvyšuje konečný napěťový výstup panelu. Typický solární článek produkuje asi 0,46 voltů. Existuje však několik různých druhů solárních článků, takže skutečný výkon se bude lišit v závislosti na typu solárních článků použitých k vybudování solárního panelu. Solární panel může být tvořen 32, 36, 60, 72 nebo 96 jednotlivými solárními články. Tak:
- 32 články = 14,72 voltů
- 36 článků = 16,56 voltů
- 60 článků = 27,60 voltů
- 72 článků = 33,12 voltů
- 96 článků = 44,16 voltů
výkon solárního panelu lze určit pomocí této rovnice: P = V x I. kde P se rovná výkonu, V se rovná napětí a I se rovná proudu. Jako příklad použijeme solární panel Hanwha Q 310 watt.
- (V) napětí = 32.78
- (I) proud = 9.31 zesilovače
- (P) příkon = 305 wattů
negativní vliv částečného stínu na solární panel
solární panely jsou velmi ovlivněny i malým stínem. Během částečného zastínění výstup solárního panelu dramaticky klesá. K tomu dochází, protože solární články v solárním panelu jsou zapojeny do série. Pokud i jedna buňka dostane stín, výkon této buňky klesne a vezme všechny ostatní buňky dolů. Ještě horší je, že v solárních systémech s centrálním střídačem, pokud výkon jednoho panelu klesne kvůli stínování, snižuje výkon všech panelů v celém systému!
standardní 60článkové panely jsou elektricky spojeny jako tři sady po 20 článcích. Když je jen málo z těchto buněk zastíněno, může vypnout celou 1/3 panelu. Malé plochy částečného zastínění ze stromů a střešních překážek může způsobit tento druh ztráty důsledně.
někteří výrobci panelů začali používat 120 poločlánků, spíše než 60 plných článků, aby jejich panely byly ještě tolerantnější vůči stínování. Šest různých obvodů, spíše než jen tři celkové obvody pro panel, zmírnit polovinu ztrát stínování při zachování základního elektrického profilu stejného.
solární panely také zmírňují ztrátu výstupu způsobenou stínováním připojením článků v solárním panelu spolu s obtokovými diodami. Obtoková dioda umožní, aby výkon z nestínovaných solárních článků obcházel stínovanou buňku. Některé výstupy jsou stále ztraceny v důsledku poklesu napětí, ale celkový výkon je vyšší, než by byl bez diody.
výkonová elektronika na úrovni modulů
výkonová elektronika na úrovni modulů (MLPEs) jsou elektronická zařízení, která jsou připojena k jednotlivým solárním panelům pro řízení jejich výkonu. Tato zařízení jsou schopna zmírnit ztráty způsobené částečným zastíněním procesem zvaným maximální sledování výkonu (MPPT). MPPT pracuje tak, že sleduje výstup solárních panelů v systému a poté upravuje elektrické zatížení sluneční soustavy, aby byl zachován nejlepší možný výkon tohoto systému. Existují dvě zařízení, která poskytují MPPT.
DC optimizers
DC optimizer je zařízení, které je připojeno k solárnímu panelu pro sledování a nastavení toku napětí z panelu. Pokud dojde k poklesu napětí, optimalizátor DC sníží proudový výstup. To zase zvýší množství napětí produkovaného optimalizátorem DC tak, aby odpovídalo napěťovému výstupu ostatních panelů v systému. Tím se zabrání tomu, aby částečně zastíněný panel přetáhl výkon ostatních panelů v systému.
pokud je například panel částečně zastíněn, optimalizátor SolarEdge DC sníží proud, aby udržel napětí na 380V-400V, takže střídač pracuje důsledně.
Mikroinvertory
solární panely s mikroinvertory jsou méně citlivé na výstupní ztráty způsobené stínováním. V mikroinverterovém systému má každý panel svůj vlastní střídač. Pokud je tedy výstup jednoho panelu snížen o stín, nemá to žádný vliv na ostatní panely.
poslední krok: měnič
solární panely produkují stejnosměrný výkon-stejný typ používaný v 9voltové baterii, jen mnohem výkonnější! Střídač je nutný ke změně stejnosměrného proudu na střídavý proud používaný světly, spotřebiče, a dokonce i nabíječky baterií v domě. Dělá to tak, že detekuje přesný profil napájení přicházející z nástroje a pomocí řady přepínačů napodobuje stejný profil napájení. Jakmile je tato energie vyvedena do domu,je stejná nebo vyšší kvalita než energie pocházející z rozvodné sítě.
v posledních letech jim zlepšení solárních střídačů umožnilo podporovat rozvodnou síť tím, že je stabilnější. Solární střídače mohou podporovat nízké nebo vysoké napětí, když síť utility volá mimo doporučené limity. Tato síť-interaktivní podpora prospívá celé okolí s konzistentní, dobře upravený výkon.