un panou solar este alcătuit din celule solare care sunt adesea grupate împreună în panou în module solare. Un panou solar tipic este format din 60 sau mai multe celule solare individuale. O celulă solară este construită ca un sandwich. Are un strat superior și un strat inferior la fel ca feliile de pâine. Aceste straturi sunt realizate din siliciu, care este tratat (denumit dopaj) cu alte elemente precum bor și fosfor care determină siliciul fie să aibă prea mulți electroni, fie prea puțini dintre ei. Celula solară produce electricitate atunci când lumina o lovește, deoarece energia din lumină bate electronii liberi din stratul din celulă care are prea mulți electroni. Rezultatul este că curentul electric curge din celulă

efectul fotovoltaic

efectul fotovoltaic descrie capacitatea unor materiale de a emite electroni atunci când sunt expuși la lumină. Majoritatea celulelor solare sunt fabricate în principal din siliciu, dar sunt utilizate și alte materiale. Materiale precum siliciul sunt utilizate deoarece sunt semiconductori. Un semiconductor este o substanță care împărtășește unele dintre proprietățile metalelor, care conduc electricitatea și unele dintre proprietățile materialelor izolante care nu conduc electricitatea.

cum funcționează semiconductorii din celulele solare

cele două straturi de silicon dintr-o celulă solară sunt denumite stratul n și stratul P. Stratul n are o sarcină electrică negativă, stratul p are o sarcină electrică pozitivă. Când lumina soarelui intră în celulă, fotonii trec prin stratul n purtându-și energia cu ei. Fotonii renunță apoi la energia lor electronilor din stratul p inferior. Acești electroni folosesc apoi energia dată de fotoni pentru a sări în stratul N. Acest lucru are ca rezultat ca stratul n să emită acei electroni în circuit, producând electricitate.

cum funcționează celulele solare într-un panou solar

celulele solare dintr-un panou solar sunt conectate împreună în serie. Aceasta înseamnă că fiecare celulă solară ridică tensiunea maximă de ieșire a panoului. O celulă solară tipică produce aproximativ 0,46 volți. Dar există mai multe tipuri diferite de celule solare, astfel încât puterea reală va varia în funcție de tipul de celule solare utilizate pentru a construi panoul solar. Un panou solar poate fi format din 32, 36, 60, 72 sau 96 de celule solare individuale. Astfel:

• 32 celule = 14,72 volți
• 36 celule = 16,56 volți
• 60 celule = 27,60 volți
• 72 celule = 33,12 volți
• 96 celule = 44,16 volți

puterea de ieșire a unui panou solar poate fi determinată utilizând această ecuație: p = v x I. unde P este egal cu puterea, V este egal cu tensiunea și i este egal cu curentul. Folosind Panoul solar Hanwha Q 310 watt ca exemplu.

• (V) Voltage = 32.78
• (I) Current = 9.31 amperi
• (P) wattage = 305 wați

efectul negativ al umbra partiala pe un panou solar

panourile solare sunt foarte afectate de chiar și un pic de umbră. În timpul umbririi parțiale, producția unui panou solar scade dramatic. Acest lucru se întâmplă deoarece celulele solare dintr-un panou solar sunt conectate împreună în serie. Dacă chiar și o celulă devine umbră, performanța celulei scade și scade toate celelalte celule cu ea. Mai rău, în sistemele solare cu invertor central, dacă puterea unui panou scade din cauza umbririi, reduce puterea tuturor panourilor din întregul sistem!

panourile Standard cu 60 de celule sunt conectate electric ca trei seturi de câte 20 de celule fiecare. Atunci când cât mai puține ca una dintre aceste celule este umbrită, se poate închide că întreaga 1/3 din panoul. Zonele mici de umbrire parțială din copaci și obstrucțiile acoperișului pot provoca în mod constant acest tip de pierdere.

unii producători de panouri au început să utilizeze 120 de jumătăți de celule, mai degrabă decât 60 de celule complete, pentru a face panourile lor și mai tolerante la umbrire. Cele șase circuite distincte, mai degrabă decât doar trei circuite totale pentru panou, atenuează jumătate din pierderile de umbrire, păstrând în același timp profilul electric de bază.

panourile solare atenuează, de asemenea, pierderea de ieșire cauzată de umbrire prin conectarea celulelor dintr-un panou solar împreună cu diodele bypass. O diodă de bypass va permite puterii de ieșire de la celulele solare care nu sunt umbrite să ocolească celula umbrită. Unele ieșiri sunt încă pierdute din cauza căderii de tensiune, dar puterea totală este mai mare decât ar fi fără diodă.

electronica de putere la nivel de modul

Electronica de putere la nivel de modul (MLPEs) sunt dispozitive electronice care sunt atașate la panouri solare individuale pentru a-și gestiona puterea. Aceste dispozitive sunt capabile să atenueze pierderea cauzată de umbrirea parțială printr-un proces numit urmărirea punctului de putere maximă (MPPT). MPPT funcționează prin monitorizarea ieșirii panourilor solare din sistem și apoi reglarea sarcinii electrice a sistemului solar pentru a menține cea mai bună putere posibilă a sistemului respectiv. Există două dispozitive care oferă MPPT.

optimizatoare DC

un optimizator DC este un echipament conectat la un panou solar pentru a monitoriza și regla fluxul de tensiune din panou. În cazul căderii de tensiune, Optimizatorul DC va reduce ieșirea curentă. Aceasta, la rândul său, va crește cantitatea de tensiune produsă de Optimizatorul DC pentru a se potrivi cu ieșirea de tensiune a celorlalte panouri din sistem. Acest lucru împiedică panoul parțial umbrit să tragă în jos puterea celorlalte panouri din sistem.

de exemplu, dacă un panou este parțial umbrit, un optimizator SolarEdge DC va reduce curentul pentru a menține tensiunea la 380v-400V, astfel încât invertorul să funcționeze în mod consecvent.

Microinvertoare

panourile solare cu microinvertoare sunt mai puțin susceptibile la pierderi de ieșire cauzate de umbrire. Într-un sistem microinvertor, fiecare panou are propriul invertor. Prin urmare, dacă ieșirea unui panou este redusă de umbră, nu are niciun efect asupra celorlalte panouri.

ultimul pas: invertorul

panourile solare produc curent continuu – același tip utilizat într-o baterie de 9 volți, doar mult mai puternic! Un invertor este necesar pentru a schimba acea putere de curent continuu în puterea de curent alternativ utilizată de lumini, aparate și chiar Încărcătoare de baterii dintr-o casă. Face acest lucru detectând profilul exact de putere provenit de la utilitate și folosind o serie de comutatoare pentru a imita același profil de putere. Odată ce această putere este de ieșire la casa, este aceeași sau mai mare calitate decât puterea care vine de la rețeaua de utilități.

în ultimii ani, îmbunătățirile invertoarelor solare le-au permis să susțină rețeaua de utilități, făcând-o mai stabilă. Invertoarele solare pot suporta tensiune joasă sau înaltă atunci când rețeaua de utilități apelează în afara limitelor recomandate. Acest Suport interactiv în rețea aduce beneficii întregului cartier cu o putere consistentă și bine condiționată.