en solpanel består av solceller som ofta buntas ihop i panelen i solmoduler. En typisk solpanel består av 60 eller fler enskilda solceller. En solcell är byggd som en smörgås. Den har ett övre lager och ett nedre lager precis som brödskivor. Dessa lager är gjorda av kisel, som behandlas (kallas dopning) med andra element som bor och fosfor som gör att kislet antingen har för många elektroner eller för få av dem. Solcellen producerar elektricitet när ljuset träffar det eftersom energin från ljuset slår elektroner loss från skiktet i cellen som har för många elektroner. Resultatet är att den elektriska strömmen strömmar från cellen

den fotovoltaiska effekten

den fotovoltaiska effekten beskriver förmågan hos vissa material att avge elektroner när de utsätts för ljus. De flesta solceller tillverkas huvudsakligen av kisel, men andra material används också. Material som kisel används eftersom de är halvledare. En halvledare är ett ämne som delar några av egenskaperna hos metaller, som leder elektricitet, och några av egenskaperna hos isoleringsmaterial som inte leder elektricitet.

hur halvledare i solceller fungerar

de två skikten av silikon i en solcell kallas n-skiktet och p-skiktet. N-skiktet har en negativ elektrisk laddning, p-skiktet har en positiv elektrisk laddning. När solljus kommer in i cellen passerar fotonerna genom n-skiktet som bär sin energi med dem. Fotonerna ger sedan upp sin energi till elektroner i det nedre p-skiktet. Dessa elektroner använder sedan energin som ges av fotonerna för att hoppa över i n-skiktet. Det resulterar i att n-skiktet avger dessa elektroner i kretsen och producerar elektricitet.

hur solceller fungerar i en solpanel

solcellerna i en solpanel kopplas samman i serie. Detta innebär att varje solcell höjer Panelens ultimata spänningsutgång. En typisk solcell producerar cirka 0,46 volt. Men det finns flera olika typer av solceller, så den faktiska effekten kommer att variera beroende på vilken typ av solceller som används för att bygga solpanelen. En solpanel kan bestå av 32, 36, 60, 72 eller 96 enskilda solceller. Således:

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

en solpanels uteffekt kan bestämmas med hjälp av denna ekvation: p = v x I. där P är lika med ström, v är lika med spänning och i är lika med ström. Använda Hanwha Q 310 watt solpanel som ett exempel.

• (V) spänning = 32.78
• (i) Ström = 9.31 ampere
• (P) wattal = 305 Watt

den negativa effekten av halvskugga på en solpanel

solpaneler påverkas starkt av även lite skugga. Under partiell skuggning sjunker utmatningen från en solpanel dramatiskt. Detta händer eftersom solcellerna i en solpanel är kopplade ihop i serie. Om ens en cell blir skugga, sjunker cellens prestanda och det tar alla andra celler ner med den. Ännu värre, i solsystem med en central inverterare, om en Panelens effekt går ner på grund av skuggning, minskar det produktionen från alla paneler i hela systemet!

Standard 60-cellspaneler är elektriskt anslutna som tre uppsättningar av 20 celler vardera. När så få som en av dessa celler är skuggad kan den stänga av hela 1/3 av panelen. Små områden med partiell skuggning från träd och takhinder kan orsaka denna typ av förlust konsekvent.

vissa paneltillverkare har börjat använda 120 halvceller, snarare än 60 fulla celler, för att göra sina paneler ännu mer toleranta mot skuggning. De sex distinkta kretsarna, snarare än bara tre totala kretsar för panelen, mildrar hälften av skuggförlusterna samtidigt som basens elektriska profil hålls densamma.

solpaneler mildrar också förlusten av produktionen som orsakas av skuggning genom att ansluta cellerna i en solpanel tillsammans med bypassdioder. En bypass-diod tillåter uteffekten från icke-skuggade solceller att kringgå den skuggade cellen. En del utgång går fortfarande förlorad på grund av spänningsfall, men den totala effekten är högre än den skulle vara utan dioden.

kraftelektronik på modulnivå

kraftelektronik på modulnivå (Mlpes) är elektroniska enheter som är anslutna till enskilda solpaneler för att hantera sin effekt. Dessa enheter kan mildra förlusten orsakad av partiell skuggning genom en process som kallas maximal power point tracking (MPPT). MPPT arbetar genom att övervaka produktionen av solpanelerna i systemet och sedan justera den elektriska belastningen på solsystemet för att bibehålla systemets bästa möjliga effekt. Det finns två enheter som tillhandahåller MPPT.

DC optimizers

en DC optimizer är en utrustning som är ansluten till en solpanel för att övervaka och justera spänningsflödet från panelen. Om spänningen sjunker kommer DC optimizer att minska strömutgången. Det kommer i sin tur att öka mängden spänning som produceras av DC optimizer för att matcha spänningsutgången hos de andra panelerna i systemet. Detta förhindrar att den delvis skuggade panelen drar ner effekten från de andra panelerna i systemet.

till exempel, om en panel är delvis skuggad, kommer en SolarEdge DC optimizer att minska strömmen för att hålla spänningen vid 380V-400V så att omformaren fungerar konsekvent.

Mikroinverterare

solpaneler med mikroinverterare är mindre mottagliga för utgångsförlust orsakad av skuggning. I ett mikroinvertersystem har varje panel sin egen inverterare. Därför, om en Panelens utgång reduceras med skugga, har den ingen effekt på de andra panelerna.

det sista steget: inverteraren

solpaneler producerar likström-samma typ som används i ett 9-volts batteri, bara mycket kraftfullare! En växelriktare krävs för att ändra den likström i växelström som används av lampor, apparater, och även Batteriladdare i ett hus. Det gör detta genom att upptäcka den exakta effektprofilen som kommer från verktyget och använda en serie omkopplare för att efterlikna samma effektprofil. När den effekten matas ut till huset är den samma eller högre kvalitet än kraften som kommer från elnätet.

under de senaste åren har förbättringar i solomvandlare gjort det möjligt för dem att stödja elnätet genom att göra det mer stabilt. Solomvandlare kan stödja låg eller hög spänning när elnätet ringer utanför de rekommenderade gränserna. Detta grid-interaktiva stöd gynnar hela grannskapet med konsekvent, välkonditionerad kraft.