aurinkopaneeli koostuu aurinkokennoista, jotka usein niputetaan paneelissa yhteen aurinkomoduuleiksi. Tyypillinen aurinkopaneeli koostuu vähintään 60 yksittäisestä aurinkokennosta. Aurinkokenno on rakennettu kuin voileipä. Siinä on ylempi kerros ja alempi kerros aivan kuin leipäviipaleissa. Nämä kerrokset on tehty piistä, jota käsitellään (dopingiksi kutsutaan) muilla alkuaineilla, kuten boorilla ja fosforilla, jotka aiheuttavat sen, että piissä on joko liikaa elektroneja tai liian vähän niitä. Aurinkokenno tuottaa sähköä valon osuessa siihen, koska valon energia irrottaa elektroneja kennon kerroksesta, jossa on liikaa elektroneja. Tuloksena on, että sähkövirta virtaa kennosta
aurinkosähkövaikutus
aurinkosähkövaikutus kuvaa joidenkin materiaalien kykyä lähettää elektroneja valolle altistuessaan. Useimmat aurinkokennot valmistetaan pääasiassa piistä, mutta myös muita materiaaleja käytetään. Piin kaltaisia materiaaleja käytetään, koska ne ovat puolijohteita. Puolijohde on aine, joka jakaa joitakin ominaisuuksia metallien, jotka johtavat sähköä, ja joitakin ominaisuuksia eristeiden, jotka eivät johda sähköä.
miten aurinkokennojen puolijohteet toimivat
aurinkokennon kahta silikonikerrosta kutsutaan n-kerrokseksi ja p-kerrokseksi. N-kerroksella on negatiivinen sähkövaraus, p-kerroksella positiivinen sähkövaraus. Auringonvalon saapuessa soluun fotonit kulkevat n-kerroksen läpi vieden energiansa mukanaan. Tämän jälkeen fotonit luovuttavat energiansa alemman p-kerroksen elektroneille. Nämä elektronit sitten käyttävät fotonien heille antamaa energiaa hypätäkseen yli n-kerrokseen. Tämä johtaa siihen, että n-kerros emittoi nämä elektronit virtapiiriin tuottaen sähköä.
miten aurinkokennot toimivat aurinkopaneelissa
aurinkopaneelin aurinkokennot on kytketty toisiinsa sarjoina. Tämä tarkoittaa, että jokainen aurinkokenno nostaa paneelin lopullisen jännitteen. Tyypillinen aurinkokenno tuottaa noin 0,46 volttia. Mutta on olemassa useita erilaisia aurinkokennoja, joten todellinen teho vaihtelee sen mukaan, minkä tyyppisiä aurinkokennoja käytetään aurinkopaneelin rakentamiseen. Aurinkopaneeli voi koostua 32, 36, 60, 72 tai 96 yksittäisestä aurinkokennosta. Näin:
- 32 kennot = 14,72 volttia
- 36 kennoa = 16,56 volttia
- 60 kennoa = 27,60 volttia
- 72 kennoa = 33,12 volttia
- 96 kennoa = 44,16 volttia
aurinkopaneelin teho voidaan määrittää tämän yhtälön avulla: p = v x I. missä P on yhtä kuin teho, v yhtä kuin jännite ja I yhtä kuin virta. Hanwha Q 310 watin aurinkopaneeli esimerkkinä.
- (V) Jännite = 32,78
- (I) virta = 9,31 ampeeria
- (P) teho = 305 wattia
osittaisen varjon negatiivinen vaikutus aurinkopaneeliin
aurinkopaneeleihin vaikuttaa suuresti pienikin varjo. Osittaisen varjostuksen aikana aurinkopaneelin teho laskee dramaattisesti. Tämä johtuu siitä, että aurinkopaneelin aurinkokennot on kytketty toisiinsa sarjana. Jos yksikin solu saa varjoa, sen suorituskyky heikkenee ja se vie kaikki muut solut mukanaan. Mikä vielä pahempaa, jos aurinkokunnissa, joissa on keskussuuntaaja, yhden paneelin teho laskee varjostuksen vuoksi, se vähentää kaikkien koko järjestelmän paneelien tehoa!
60 kennon vakiopaneelit on kytketty sähköisesti kolmena 20 kennon sarjana kussakin. Kun niinkin vähän kuin yksi noista soluista on varjostettu, se voi sammuttaa, että Koko 1/3rd paneelin. Pienet alueet osittainen varjostus puiden ja katon esteitä voi aiheuttaa tällaista menetystä johdonmukaisesti.
jotkut paneelien valmistajat ovat alkaneet käyttää 120 puolikennoa 60 täyden kennon sijaan tehdäkseen paneeleistaan entistä siedettävämpiä varjostukselle. Kuusi erillistä piirit, eikä vain kolme yhteensä piirejä paneeli, lieventää puolet varjostus tappiot säilyttäen pohjan sähköinen profiili sama.
aurinkopaneelit myös lieventävät varjostuksen aiheuttamaa tuotannonmenetystä liittämällä aurinkopaneelin kennot yhteen ohitusdiodien kanssa. Ohitusdiodi mahdollistaa ei-varjostetut aurinkokennot tehon ohittaa varjostettu solu. Jonkin verran ulostuloa on vielä menetetty jännitehäviön vuoksi, mutta kokonaisteho on suurempi kuin se olisi ilman diodia.
Moduulitason tehoelektroniikka
Moduulitason tehoelektroniikka (Mlpes) ovat elektronisia laitteita, jotka on kiinnitetty yksittäisiin aurinkopaneeleihin säätelemään niiden tehoa. Nämä laitteet pystyvät lieventämään osittaisen varjostuksen aiheuttamaa häviötä maximum power point tracking (MPPT) – nimisen prosessin avulla. MPPT toimii tarkkailemalla aurinkokunnan aurinkopaneelien tuotosta ja säätämällä sitten aurinkokunnan sähkökuormaa, jotta järjestelmän teho säilyy mahdollisimman hyvänä. On olemassa kaksi laitetta, jotka tarjoavat MPPT.
TASAVIRTAOPTIMAATTORI
TASAVIRTAOPTIMAATTORI on aurinkopaneeliin kytketty laite, jolla seurataan ja säädetään jännitteen virtausta paneelista. Jos jännite laskee, DC optimizer vähentää virtaa. Tämä puolestaan lisää DC Optimizerin tuottaman jännitteen määrää vastaamaan järjestelmän muiden paneelien jännitelähtöä. Tämä estää osittain varjostettua paneelia vetämästä alas järjestelmän muiden paneelien tehoa.
esimerkiksi, jos paneeli on osittain varjostettu, SolarEdge DC optimizer vähentää virtaa pitääkseen jännitteen 380V-400V, joten invertteri toimii johdonmukaisesti.
Mikroverterit
Mikrovertereilla varustetut aurinkopaneelit ovat vähemmän alttiita varjostuksen aiheuttamalle tuotannon menetykselle. Mikroinvertaajajärjestelmässä jokaisella paneelilla on oma invertterinsä. Siksi, jos yhden paneelin tuotos vähenee varjolla, sillä ei ole vaikutusta muihin paneeleihin.
viimeinen vaihe: invertteri
aurinkopaneelit tuottavat tasavirtaa – samaa tyyppiä käytetään 9 voltin akussa, vain paljon tehokkaampana! Invertteri on tarpeen muuttaa, että tasavirta vaihtovirtaa käytetään valot, laitteet, ja jopa akun laturit talossa. Se tekee tämän havaitsemalla tarkan virtaprofiilin, joka tulee apuohjelmasta, ja käyttämällä useita kytkimiä jäljittelemään samaa tehoprofiilia. Kun tuo teho on lähtö taloon, se on samaa tai laadukkaampaa kuin sähköverkosta tuleva virta.
viime vuosina aurinkoinverttereiden parannusten ansiosta ne ovat voineet tukea sähköverkkoa tekemällä siitä vakaamman. Aurinkoinvertterit voivat tukea matala-tai suurjännitettä, kun sähköverkko kutsuu suositeltujen rajojen ulkopuolella. Tämä Grid-interaktiivinen tuki hyödyttää koko naapurustoa johdonmukaisella, hyvin ilmastoidulla voimalla.