A napelem napelemekből áll, amelyeket gyakran a panelben napelem modulokká kötnek össze. Egy tipikus napelem 60 vagy több egyedi napelemből áll. A napelem úgy épül fel, mint egy szendvics. Van egy felső és egy alsó rétege, mint a kenyérszeleteknek. Ezek a rétegek szilíciumból készülnek, amelyet más elemekkel, például bórral és foszforral kezelnek (doppingnak nevezik), amelyek miatt a szilíciumnak vagy túl sok elektronja van, vagy túl kevés. A napelem villamos energiát termel, amikor a fény eléri, mert a fényből származó energia meglazítja az elektronokat a túl sok elektronnal rendelkező sejt rétegéből. Az eredmény az, hogy az elektromos áram a cellából áramlik

a fotovoltaikus hatás

a fotovoltaikus hatás leírja egyes anyagok azon képességét, hogy fény hatására elektronokat bocsássanak ki. A legtöbb napelem elsősorban szilíciumból készül, de más anyagokat is használnak. Olyan anyagokat használnak, mint a szilícium, mert félvezetők. A félvezető olyan anyag, amely megosztja az elektromosságot vezető Fémek néhány tulajdonságát, valamint az elektromosságot nem vezető szigetelőanyagok néhány tulajdonságát.

hogyan félvezetők napelemek munka

a két réteg szilikon egy napelem nevezik az n-réteg és a p-réteg. Az n-réteg negatív elektromos töltéssel rendelkezik, a p-réteg pozitív elektromos töltéssel rendelkezik. Amikor a napfény belép a sejtbe, a fotonok áthaladnak az n-rétegen, magukkal hordva energiájukat. A fotonok ezután feladják energiájukat az alsó p-rétegben lévő elektronoknak. Ezek az elektronok aztán a fotonok által adott energiát felhasználják az n-rétegbe való ugráshoz. Ez azt eredményezi, hogy az n-réteg kibocsátja ezeket az elektronokat az áramkörbe, villamos energiát termel.

hogyan működnek a napelemek egy napelem panelen

a napelemek egy napelem panelen sorosan vannak bekötve. Ez azt jelenti, hogy minden napelem megemeli a panel végső feszültségkimenetét. Egy tipikus napelem körülbelül 0,46 Voltot termel. De vannak több különböző típusú napelemek, így a tényleges teljesítmény függően változik, hogy milyen típusú napelemek építeni a napelem. A napelem 32, 36, 60, 72 vagy 96 egyedi napelemből állhat. Így:

• 32 cellák = 14,72 volt
• 36 cellák = 16,56 volt
• 60 cellák = 27,60 volt
• 72 cellák = 33,12 volt
• 96 cellák = 44,16 volt

A napelem kimeneti teljesítményét ezen egyenlet segítségével lehet meghatározni: p = v x I. ahol p egyenlő teljesítmény, v egyenlő feszültség, i pedig áram. Például a Hanwha Q 310 wattos napelemet használva.

• (V) feszültség = 32,78
• (I) áram = 9,31 Amper
• (P) teljesítmény = 305 Watt

a részleges árnyékolás negatív hatása a napelemekre

a napelemeket még egy kis árnyék is erősen befolyásolja. A részleges árnyékolás során a napelem kimenete drámaian csökken. Ez azért történik, mert a napelem napelemei sorba vannak kötve. Ha csak egy sejt is árnyékba kerül, az a sejt teljesítménye csökken, és magával viszi az összes többi sejtet is. Még rosszabb, a központi inverteres napelemes rendszerekben, ha az egyik panel teljesítménye árnyékolás miatt csökken, az csökkenti az összes panel kimenetét az egész rendszerben!

A szabványos 60 cellás panelek három, egyenként 20 cellából álló készletként vannak elektromosan összekötve. Ha csak egy ilyen cellát árnyékol, akkor kikapcsolhatja a panel teljes 1/3-át. A fák és a tető akadályainak részleges árnyékolásának kis területei következetesen okozhatják ezt a fajta veszteséget.

néhány panelgyártó 120 félcellát kezdett használni, nem pedig 60 Teljes cellát annak érdekében, hogy paneleik még jobban tolerálják az árnyékolást. A hat különálló áramkör, nem csupán a panel három teljes áramköre, enyhíti az árnyékolási veszteségek felét, miközben az alap elektromos profilja ugyanaz marad.

A napelemek enyhítik az árnyékolás által okozott kimeneti veszteséget is, ha a napelemekben lévő cellákat bypass diódákkal összekötik. A bypass dióda lehetővé teszi, hogy a nem árnyékolt napelemek teljesítménye megkerülje az árnyékolt cellát. Néhány kimenet még mindig elveszett a feszültségesés miatt, de a teljes teljesítmény nagyobb, mint a dióda nélkül.

Modulszintű teljesítményelektronika

A Modulszintű teljesítményelektronika (MLPEs) olyan elektronikus eszközök, amelyek az egyes napelemekhez vannak csatlakoztatva, hogy kezeljék teljesítményüket. Ezek az eszközök képesek enyhíteni a részleges árnyékolás okozta veszteséget az úgynevezett folyamaton keresztül Maximális teljesítménypont-követés (MPPT). Az MPPT úgy működik, hogy figyelemmel kíséri a napelemek kimenetét a rendszerben, majd beállítja a naprendszer elektromos terhelését a rendszer lehető legjobb teljesítményének fenntartása érdekében. Két eszköz biztosítja az MPPT – t.

DC optimizers

A DC optimizer egy olyan berendezés, amely egy napelemhez csatlakozik a panelből származó feszültség áramlásának figyelemmel kísérésére és beállítására. Ha a feszültség csökken, az egyenáramú optimalizáló csökkenti az áramkimenetet. Ez viszont növeli az egyenáram-optimalizáló által előállított feszültség mennyiségét, hogy megfeleljen a rendszer többi panelének feszültségkimenetének. Ez megakadályozza, hogy a részben árnyékolt panel lehúzza a rendszer többi panelének teljesítményét.

például, ha egy panel részben árnyékolt, a SolarEdge DC optimalizáló csökkenti az áramot, hogy a feszültséget 380V-400V-on tartsa, így az inverter következetesen működik.

Mikroinverterek

A mikroinverterekkel ellátott napelemek kevésbé érzékenyek az árnyékolás okozta kimeneti veszteségre. Mikroinverter rendszerben minden panelnek saját invertere van. Ezért, ha az egyik panel kimenetét árnyék csökkenti, akkor nincs hatása a többi panelre.

az utolsó lépés: az inverter

A napelemek egyenáramot termelnek – ugyanolyan típusú, mint egy 9 voltos akkumulátor, csak sokkal erősebb! Inverterre van szükség ahhoz, hogy az egyenáramot a lámpák által használt váltakozó áramra cseréljék, készülékek, sőt a ház akkumulátortöltői is. Ezt úgy teszi, hogy felismeri a segédprogramból származó pontos teljesítményprofilt, és egy sor kapcsolót használ, hogy utánozza ugyanazt a teljesítményprofilt. Amint ez a teljesítmény a házba kerül, ugyanaz vagy jobb minőségű, mint a közüzemi hálózatból származó energia.

az elmúlt években a napelemes inverterek fejlesztése lehetővé tette számukra, hogy stabilabbá tegyék a közüzemi hálózatot. A napelemes inverterek alacsony vagy magas feszültséget támogathatnak,ha a közüzemi hálózat az ajánlott határértékeken kívül hív. Ez a rács-interaktív támogatás következetes, jól kondicionált energiával szolgálja az egész környéket.