een zonnepaneel bestaat uit zonnecellen die vaak in het paneel worden gebundeld tot zonnemodules. Een typisch zonnepaneel bestaat uit 60 of meer individuele zonnecellen. Een zonnecel is gebouwd als een sandwich. Het heeft een bovenste laag en een onderste laag, net als sneetjes brood. Die lagen zijn gemaakt van silicium, dat wordt behandeld (doping genoemd) met andere elementen zoals boor en fosfor die ervoor zorgen dat het silicium te veel of te weinig elektronen heeft. De zonnecel produceert elektriciteit als er licht op valt omdat de energie van het licht elektronen los maakt van de laag in de cel die te veel elektronen heeft. Het resultaat is dat de elektrische stroom uit de cel

het fotovoltaïsche effect

het fotovoltaïsche effect beschrijft de capaciteit van sommige materialen om elektronen uit te zenden wanneer blootgesteld aan licht. De meeste zonnecellen zijn voornamelijk gemaakt van silicium, maar ook andere materialen worden gebruikt. Materialen zoals silicium worden gebruikt omdat ze halfgeleiders zijn. Een halfgeleider is een stof die sommige eigenschappen van metalen, die elektriciteit geleiden, en sommige eigenschappen van isolatiematerialen die geen elektriciteit geleiden deelt.

Hoe werken halfgeleiders in zonnecellen

de twee lagen siliconen in een zonnecel worden aangeduid als de n-laag en de p-laag. De n-laag heeft een negatieve elektrische lading, de p-laag heeft een positieve elektrische lading. Wanneer zonlicht de cel binnenkomt, gaan de fotonen door de n-laag met hun energie. De fotonen geven dan hun energie op aan elektronen in de onderste p-laag. Die elektronen gebruiken dan de energie die ze van de fotonen krijgen om in de n-laag te springen. Dat resulteert in de n-laag die die elektronen in het circuit uitzendt en elektriciteit produceert.

Hoe werken zonnecellen in een zonnepaneel

de zonnecellen binnen een zonnepaneel zijn in serie met elkaar verbonden. Dit betekent dat elke zonnecel de ultieme spanningsuitgang van het paneel verhoogt. Een typische zonnecel produceert ongeveer 0,46 volt. Maar er zijn verschillende soorten zonnecellen, dus het werkelijke vermogen zal variëren afhankelijk van het type zonnecellen dat wordt gebruikt om het zonnepaneel te bouwen. Een zonnepaneel bestaat uit 32, 36, 60, 72 of 96 individuele zonnecellen. Aldus:

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

het uitgangsvermogen van een zonnepaneel kan worden bepaald met behulp van de volgende vergelijking: P = V X I. waarbij P gelijk is aan vermogen, V gelijk aan spanning en I gelijk aan stroom. Met het Hanwha Q 310 Watt zonnepaneel als voorbeeld.

• (V) spanning = 32,78
• (I) stroom = 9,31 Ampère
• (P) wattage = 305 watt

het negatieve effect van halfschaduw op een zonnepaneel

zonnepanelen worden sterk beïnvloed door zelfs een kleine schaduw. Tijdens gedeeltelijke schaduwvorming daalt de output van een zonnepaneel dramatisch. Dit gebeurt omdat de zonnecellen in een zonnepaneel in serie met elkaar zijn verbonden. Als zelfs maar één cel schaduw krijgt, daalt de prestatie van die cel en neemt hij alle andere cellen mee naar beneden. Erger nog, in zonne-systemen met een centrale omvormer, als het vermogen van een paneel daalt als gevolg van arcering, vermindert het de output van alle panelen in het hele systeem!

standaardpanelen met 60 cellen zijn elektrisch verbonden als drie sets van elk 20 cellen. Wanneer slechts een van die cellen is gearceerd, kan het die hele 1/3de van het paneel uitschakelen. Kleine gebieden met gedeeltelijke schaduw van bomen en dakobstakels kunnen dit soort verlies consequent veroorzaken.

sommige paneelfabrikanten zijn begonnen met het gebruik van 120 halve cellen in plaats van 60 volledige cellen, om hun panelen nog toleranter te maken voor arcering. De zes verschillende circuits, in plaats van slechts drie totale circuits voor het paneel, beperken de helft van de schaduwverliezen terwijl het basiselektrische profiel hetzelfde blijft.

zonnepanelen beperken ook het verlies aan vermogen als gevolg van arcering door de cellen in een zonnepaneel te verbinden met bypass-dioden. Een bypass diode zal het vermogen van niet-gearceerde zonnecellen om de gearceerde cel te omzeilen. Sommige output is nog steeds verloren als gevolg van spanningsval, maar de totale machtsoutput is hoger dan het zou zijn zonder de diode.

vermogenselektronica op moduleniveau

vermogenselektronica op moduleniveau (MLPE ‘ s) zijn elektronische apparaten die op individuele zonnepanelen zijn bevestigd om hun vermogen te beheren. Deze apparaten zijn in staat om het verlies veroorzaakt door gedeeltelijke schaduw te beperken door middel van een proces genaamd maximum power point tracking (MPPT). MPPT werkt door het bewaken van de output van de zonnepanelen in het systeem en vervolgens het aanpassen van de elektrische belasting op het zonnestelsel om dat systeem de best mogelijke vermogensoutput te behouden. Er zijn twee apparaten die MPPT bieden.

DC optimizers

een DC optimizer is een apparaat dat is aangesloten op een zonnepaneel om de stroom van de spanning van het paneel te bewaken en aan te passen. Mocht de spanning dalen, zal de DC optimizer de stroomuitgang verminderen. Dat, op zijn beurt, zal de hoeveelheid spanning die wordt geproduceerd door de DC optimizer te verhogen om de spanning uitgang van de andere panelen in het systeem te passen. Dit voorkomt dat het gedeeltelijk gearceerde Paneel het vermogen van de andere panelen in het systeem naar beneden sleept.

bijvoorbeeld, als een paneel gedeeltelijk is gearceerd, zal een SolarEdge DC optimizer de stroom verminderen om de spanning op 380V-400V te houden zodat de omvormer consistent werkt.

micro-omvormers

zonnepanelen met micro-omvormers zijn minder gevoelig voor outputverlies als gevolg van arcering. In een microinverter systeem heeft elk paneel zijn eigen omvormer. Daarom, als de output van een paneel wordt verminderd door schaduw, het heeft geen effect op de andere panelen.

de laatste stap: de omvormer

zonnepanelen produceren gelijkstroom – hetzelfde type dat wordt gebruikt in een 9-volt batterij, alleen veel krachtiger! Een omvormer is vereist om dat DC-vermogen te veranderen in de wisselstroom die wordt gebruikt door de lichten, apparaten en zelfs Batterijladers in een huis. Het doet dit door het detecteren van het exacte vermogensprofiel afkomstig van het hulpprogramma en het gebruik van een reeks schakelaars om hetzelfde vermogensprofiel na te bootsen. Zodra die stroom naar het huis wordt uitgevoerd, is deze van dezelfde of hogere kwaliteit dan de stroom die van het elektriciteitsnet komt.

in de afgelopen jaren hebben verbeteringen in zonne-omvormers hen in staat gesteld het elektriciteitsnet te ondersteunen door het stabieler te maken. Zonne-omvormers kunnen lage of hoge spanning ondersteunen wanneer het elektriciteitsnet buiten de aanbevolen grenzen belt. Deze grid-Interactieve ondersteuning profiteert de hele buurt met consistente, goed geconditioneerde stroom.