Um painel solar é composto de células solares, que são frequentemente agrupados juntos no painel em módulos solares. Um painel solar típico é composto por 60 ou mais células solares individuais. Uma célula solar é construída como um sanduíche. Tem uma camada superior e uma camada inferior, assim como fatias de pão. Essas camadas são feitas de silício, que é tratado (referido como doping) com outros elementos como boro e fósforo que fazem com que o silício tenha muitos elétrons ou muito poucos deles. A célula solar produz eletricidade quando a luz a atinge porque a energia da luz derruba elétrons soltos da camada da célula que tem muitos elétrons. O resultado é que a corrente elétrica flui de a célula

O efeito fotovoltaico

O efeito fotovoltaico descreve a capacidade de alguns materiais para emitir elétrons quando exposto à luz. A maioria das células solares é feita principalmente de silício, mas outros materiais também são usados. Materiais como o silício são usados porque são semicondutores. Um semicondutor é uma substância que compartilha algumas das propriedades dos metais, que conduzem eletricidade, e algumas das propriedades dos materiais isolantes que não conduzem eletricidade.

como os semicondutores nas células solares funcionam

as duas camadas de silicone em uma célula solar são chamadas de camada n e camada P. A camada n tem uma carga elétrica negativa, a camada p tem uma carga elétrica positiva. Quando a luz solar entra na célula, os fótons passam pela camada n Carregando sua energia com eles. Os fótons então desistem de sua energia para elétrons na camada p inferior. Esses elétrons então usam a energia dada pelos fótons para pular na camada n. Isso resulta na camada n emitindo esses elétrons no circuito, produzindo eletricidade.

como as células solares funcionam em um painel solar

as células solares dentro de um painel solar são conectadas em série. Isso significa que cada célula solar aumenta a saída de tensão final do painel. Uma célula solar típica produz cerca de 0,46 volts. Mas existem vários tipos diferentes de células solares, então a saída de energia real irá variar de acordo com o tipo de células solares usadas para construir o painel solar. Um painel solar pode ser composto de 32, 36, 60, 72 ou 96 células solares individuais. Assim,:

• 32 células = 14.72 volts
• 36 células = 16.56 volts
• de 60 células = 27.60 volts
• 72 células = 33.12 volts
• 96 células = 44.16 volts

solar do painel potência de saída pode ser determinada usando a equação: P = V x I. Onde P é igual a potência, V é igual a tensão, e eu igual a atual. Usando o Painel Solar Hanwha Q 310 watt como exemplo.

• (V) Tensão = 32.78
• (I) Atual = 9.31 Amps
• (P) potência = 305 Watts

O efeito negativo da sombra parcial em um painel solar

painéis Solares são altamente afetados pelo mesmo um pouco de sombra. Durante o sombreamento parcial, a saída de um painel solar cai drasticamente. Isso acontece porque as células solares em um painel solar são conectadas em série. Se mesmo uma célula fica sombra, o desempenho dessa célula cai e leva todas as outras células para baixo com ela. Pior ainda, em sistemas solares com inversor central, se a potência de um painel cair devido ao sombreamento, reduz a saída de todos os painéis em todo o sistema!

os painéis padrão de 60 células são conectados eletricamente como três conjuntos de 20 células cada. Quando apenas uma dessas células está sombreada, ela pode desligar todo o 1/3 do painel. Pequenas áreas de sombreamento parcial de árvores e obstruções de telhado podem causar esse tipo de perda de forma consistente.

alguns fabricantes de painéis começaram a usar 120 meias-células, em vez de 60 células completas, a fim de tornar seus painéis ainda mais tolerantes ao sombreamento. Os seis circuitos distintos, em vez de apenas três circuitos totais para o painel, mitigam metade das perdas de sombreamento, mantendo o perfil elétrico básico o mesmo.

os painéis solares também mitigam a perda de saída causada pelo sombreamento conectando as células em um painel solar junto com diodos de desvio. Um diodo de desvio permitirá que a saída de energia das células solares não sombreadas ignore a célula sombreada. Alguma saída ainda é perdida devido à queda de tensão, mas a saída de energia geral é maior do que seria sem o diodo.

Eletrônica de potência de Nível de Módulo

eletrônica de potência de Nível de Módulo (MLPEs) são dispositivos eletrônicos que são anexados a painéis solares individuais para gerenciar sua saída de energia. Esses dispositivos são capazes de mitigar a perda causada pelo sombreamento parcial por meio de um processo chamado rastreamento de ponto de potência máxima (MPPT). O MPPT funciona monitorando a saída dos painéis solares no sistema e ajustando a carga elétrica no sistema solar para manter a melhor saída de energia possível desse sistema. Existem dois dispositivos que fornecem MPPT.

Otimizadores DC

um otimizador DC é um equipamento conectado a um painel solar para monitorar e ajustar o fluxo de tensão do painel. Se a queda de tensão, o otimizador DC reduzirá a saída de corrente. Isso, por sua vez, aumentará a quantidade de tensão produzida pelo otimizador DC para corresponder à saída de tensão dos outros painéis do sistema. Isso evita que o painel parcialmente sombreado arraste para baixo a saída de energia dos outros painéis no sistema.

por exemplo, se um painel estiver parcialmente sombreado, um otimizador SolarEdge DC reduzirá a corrente para manter a tensão em 380V-400V para que o inversor funcione de forma consistente.

Microinverters

os painéis solares com microinverters são menos suscetíveis à perda de saída causada pelo sombreamento. Em um sistema de microinverter, cada painel tem seu próprio inversor. Portanto, se a saída de um painel for reduzida pela sombra, ela não terá efeito nos outros painéis.

o último passo: o inversor

painéis solares produzem energia DC – o mesmo tipo usado em uma bateria de 9 volts, apenas muito mais poderoso! É necessário um inversor para alterar essa energia CC na energia CA usada pelas luzes, aparelhos e até Carregadores de bateria em uma casa. Ele faz isso detectando o perfil de energia exato proveniente do Utilitário e usando uma série de interruptores para imitar esse mesmo perfil de energia. Uma vez que essa potência é emitida para a casa, é da mesma qualidade ou superior à potência proveniente da rede elétrica.

nos últimos anos, melhorias nos inversores solares permitiram que eles suportassem a rede elétrica, tornando-a mais estável. Os inversores solares podem suportar baixa ou alta tensão quando a rede elétrica chama fora dos limites recomendados. Este suporte interativo em grade beneficia todo o bairro com energia consistente e bem condicionada.