panel Słoneczny składa się z ogniw słonecznych, które często są połączone w panelu w moduły słoneczne. Typowy panel Słoneczny składa się z 60 lub więcej pojedynczych ogniw słonecznych. Ogniwo słoneczne jest zbudowane jak kanapka. Ma górną i dolną warstwę, podobnie jak kromki chleba. Warstwy te są wykonane z krzemu, który jest traktowany (zwany dopingiem) innymi pierwiastkami, takimi jak bor i fosfor, które powodują, że krzem ma zbyt wiele elektronów lub zbyt mało z nich. Ogniwo słoneczne wytwarza energię elektryczną, gdy światło uderza w niego, ponieważ energia ze światła puka elektrony luźne z warstwy w komórce, która ma zbyt wiele elektronów. W rezultacie prąd elektryczny płynie z ogniwa
efekt fotowoltaiczny
efekt fotowoltaiczny opisuje zdolność niektórych materiałów do emitowania elektronów pod wpływem światła. Większość ogniw słonecznych jest wykonana głównie z krzemu, ale stosowane są również inne materiały. Materiały takie jak krzem są używane, ponieważ są półprzewodnikami. Półprzewodnik jest substancją, która ma pewne właściwości metali przewodzących elektryczność, a niektóre właściwości materiałów izolacyjnych, które nie przewodzą elektryczności.
jak działają półprzewodniki w ogniwach słonecznych
dwie warstwy silikonu w ogniwie słonecznym są określane jako warstwa n i warstwa P. Warstwa n ma ujemny ładunek elektryczny, warstwa P ma dodatni ładunek elektryczny. Kiedy światło słoneczne wchodzi do komórki, fotony przechodzą przez warstwę n, przenosząc swoją energię ze sobą. Fotony następnie oddają swoją energię elektronom w dolnej warstwie P. Elektrony te następnie wykorzystują energię nadaną im przez fotony, aby przeskoczyć do warstwy N. Powoduje to, że warstwa N emituje te elektrony do obwodu, wytwarzając energię elektryczną.
jak działają ogniwa słoneczne w panelu słonecznym
ogniwa słoneczne w panelu słonecznym są połączone szeregowo. Oznacza to, że każde ogniwo słoneczne podnosi ostateczne napięcie wyjściowe panelu. Typowe ogniwo słoneczne wytwarza około 0,46 V. Ale istnieje kilka różnych rodzajów ogniw słonecznych, więc rzeczywista moc wyjściowa będzie się różnić w zależności od rodzaju ogniw słonecznych używanych do budowy panelu słonecznego. Panel słoneczny może składać się z 32, 36, 60, 72 lub 96 pojedynczych ogniw słonecznych. Tak więc:
- 32 ogniwa = 14,72 V
- 36 ogniw = 16,56 V
- 60 ogniw = 27,60 V
- 72 ogniwa = 33,12 V
- 96 ogniw = 44,16 V
moc wyjściowa panelu słonecznego może wynosić określone za pomocą tego równania: p = v x I. gdzie p jest równe mocy, v jest równe napięciu, a i jest równe prądowi. Na przykładzie paneli słonecznych Hanwha Q 310 watt.
- (V) Napięcie = 32.78
- (I) prąd = 9.31 amperów
- (P) moc = 305 watów
negatywny wpływ półcienia na panel słoneczny
panele słoneczne są silnie dotknięte nawet małym cieniem. Podczas częściowego zacieniania wydajność panelu słonecznego dramatycznie spada. Dzieje się tak, ponieważ ogniwa słoneczne w panelu słonecznym są połączone szeregowo. Jeśli nawet jedna komórka dostaje Cień, wydajność tej komórki spada i zabiera wszystkie pozostałe komórki w dół. Co gorsza, w systemach solarnych z centralnym falownikiem, jeśli moc jednego panelu spada z powodu zacienienia, zmniejsza to moc wszystkich paneli w całym systemie!
standardowe panele 60-ogniwowe są połączone elektrycznie jako trzy zestawy po 20 ogniw każdy. Gdy tylko jedna z tych komórek jest zacieniona, może wyłączyć całą 1/3 panelu. Małe obszary częściowego zacienienia od drzew i przeszkód dachowych mogą powodować tego rodzaju straty konsekwentnie.
niektórzy producenci paneli zaczęli używać 120 półkomórek, a nie 60 pełnych komórek, aby ich panele były jeszcze bardziej odporne na cieniowanie. Sześć różnych obwodów, a nie tylko trzy całkowite obwody dla panelu, zmniejszają połowę strat cieniowania, zachowując podstawowy profil elektryczny na tym samym poziomie.
panele słoneczne łagodzą również utratę mocy spowodowaną cieniowaniem poprzez podłączenie ogniw w panelu słonecznym wraz z diodami obejściowymi. Dioda bypass pozwoli na wyjście mocy z nie zacienionych ogniw słonecznych, aby ominąć zacienione ogniwo. Niektóre wyjścia są nadal tracone z powodu spadku napięcia, ale ogólna moc wyjściowa jest wyższa niż byłaby bez Diody.
energoelektronika na poziomie modułu
Energoelektronika na poziomie modułu (Mlpe) to urządzenia elektroniczne, które są przymocowane do poszczególnych paneli słonecznych w celu zarządzania ich mocą wyjściową. Urządzenia te są w stanie złagodzić straty spowodowane częściowym cieniowaniem poprzez proces zwany śledzeniem maksymalnego punktu mocy (MPPT). MPPT działa poprzez monitorowanie mocy wyjściowej paneli słonecznych w systemie, a następnie dostosowanie obciążenia elektrycznego na układ słoneczny, aby utrzymać najlepszą możliwą moc wyjściową tego systemu. Istnieją dwa urządzenia, które zapewniają MPPT.
optymalizatory DC
optymalizator DC to urządzenie podłączone do panelu słonecznego w celu monitorowania i regulacji przepływu napięcia z panelu. Jeśli napięcie spadnie, optymalizator DC zmniejszy prąd wyjściowy. To z kolei zwiększy ilość napięcia wytwarzanego przez optymalizator PRĄDU STAŁEGO, aby dopasować napięcie wyjściowe innych paneli w systemie. Zapobiega to przeciągnięciu częściowo zacienionego panelu w dół mocy innych paneli w systemie.
na przykład, jeśli panel jest częściowo zacieniony, SolarEdge DC optimizer zmniejszy prąd, aby utrzymać napięcie na poziomie 380V-400V, więc falownik działa konsekwentnie.
Mikroinwertery
panele słoneczne z mikroinwerterem są mniej podatne na straty wyjściowe spowodowane cieniowaniem. W systemie mikroinwertera każdy panel ma swój własny falownik. Dlatego też, jeśli wyjście jednego panelu jest zmniejszone o cień, nie ma to wpływu na inne panele.
ostatni krok: falownik
panele słoneczne wytwarzają prąd stały – ten sam typ używany w akumulatorze 9-woltowym, po prostu znacznie mocniejszy! Inwerter jest wymagane, aby zmienić tę moc prądu stałego na moc prądu przemiennego używaną przez światła, urządzenia, a nawet ładowarki akumulatorów w domu. Robi to, wykrywając dokładny profil mocy pochodzący z narzędzia i używając serii przełączników, aby naśladować ten sam profil mocy. Gdy ta moc jest dostarczana do domu, jest ona tej samej lub wyższej jakości niż moc pochodząca z sieci energetycznej.
W ostatnich latach ulepszenia falowników solarnych pozwoliły im wspierać sieć energetyczną, czyniąc ją bardziej stabilną. Falowniki solarne mogą obsługiwać niskie lub wysokie napięcie, gdy sieć użytkowa wzywa poza zalecanymi limitami. To interaktywne wsparcie sieciowe przynosi korzyści całej okolicy dzięki spójnej, dobrze uwarunkowanej mocy.