Холостой ход солнечной батареи это

Этот пирог отправляют в печь, где всё это спекается — склеивается. Плёнка намертво расплавляется и прилипает к стеклу, элементы полностью герметизируются внутри, прикрываясь плотно к пленкам с обеих сторон.

Солнечная батарея состоит из солнечных элементов, это фотоэлектрические модули (ФЭМ), их можно назвать ячейками. Ячейки в солнечной батарее соединяются последовательно, чтобы увеличить напряжение батареи до требуемого, так-как напряжение одной ячейки составляет всего 0,6V. А для зарядки 12-ти вольтового аккумулятора требуется как минимум 14 вольт. Но напряжение солнечного элемента зависит от освещённости, и чтобы напряжение даже в пасмурную погоду было выше 14 вольт, количество ячеек в батарее обычно равно 36. Напряжение холостого хода при этом 21.6 вольта. Бывают батареи с с другим количеством ячеек, для систем на 24 вольта изготавливаются солнечные панели на 72 ячейки, а так-же на 60 ячеек.

Один солнечный элемент выдаёт напряжение максимум 0,6 вольт, но достаточно большой ток. Например ячейка размером 156×156мм с эффективностью 17% даёт ток короткого замыкания порядка 9А. Максимальная мощность одного элемента будет при просадке напряжения до 0,47-0,50 вольт. Таким образом батарея состоящая из 36 элементов будет максимально эффективна при напряжении 17-18 вольт. При этом ток под нагрузкой будет составлять чуть более 8 Ампер, а мощность порядка 150 ватт.

Но если мы используем простой PWM контроллер зарядки АКБ, то напряжение будет равно текущему напряжению аккумулятора. А если напряжение достигнет 14 вольт, то контроллер будет отключать солнечную батарею чтобы аккумулятор не перезарядился. Это я к тому что при заряде напряжение солнечной панели не 17-18 вольт, а 13-14 вольт, а это значит что батарея выдаёт не всю свою мощность, так-как ток она даёт всего 8А, отсюда 14*8=112 ватт. Таким образом 30% энергии просто теряется.

Такую-же мощность (112 ватт) можно получить если бы в солнечной батарее было не 36 элементов, а 28 элементов. При солнце была-ба такая-же мощность что и с 36 элементов, да хоть с 72 элемента, так-как ток не может быть больше 8 ампер, а напряжение проседает до напряжения АКБ. Но тогда в пасмурную погоду не будет зарядки, так-как напряжение упадет и будет ниже напряжения АКБ. Только для стабильной зарядки ставят лишние 8 солнечных элементов в батареи. Чтобы снимать до 98% энергии с солнечной батареи ставят MPPT контроллеры, которые держат панель в точке максимальной мощности и получаемую энергию преобразуют снижая напряжение на выходе и повышая ток. Так на входе контроллера будет 18 вольт и 8А, а на выходе 14 вольт и 10 Ампер.

Выпускают солнечные батареи и на 60 элементов, напряжение холостого хода которых 36 вольт, они предназначены для АКБ на 24 вольта, или если соединить две последовательно то для систем на 48 вольт. Такие батареи получаются дешевле, но в пасмурную погоду отдача панелей ниже чем у панелей состоящих их 72 элемента, и если совсем пасмурно то зарядки не будет. Но хочу отметить что в пасмурную погоду мощность солнечных батарей падает в 15-20 раз. И например если при солнце вы получали 100 ватт*ч энергии, то при затянутом облаками небе вы получите всего порядка 5 ватт. Я думаю нет особого смысла переплачивать на 30% больше за солнечные батареи чтобы в пасмурную погоду иметь такое небольшое преимущество. Хотя лучше всего чтобы снимать 98% энергии использовать MPPT контроллер.

Многие спрашивают что лучше, монокристаллические батареи или поликристаллические?

Монокристаллические панели немного дороже так-как в их производстве ячеек используется кремний высокой очистки, до 100%, и процесс образования кристаллов происходит при 1300°. КПД монокристаллических панелей немного выше, и кристаллы в ячейках направлены строго параллельно, и однородны. От этого максимальный КПД только при прямых солнечных лучах, а при свечении под углом КПД значительно падает.

Поликристаллические ячейки производятся методом осаждения паров кремния при температуре 300°, и кристаллы усаживаются неравномерно, и направлены в разные стороны. Из-за этого ниже КПД, но они лучше работают при рассеянном свете, и высоких температурах.

Но разница совсем незначительна, и зависит от качества самих ячеек, их светочувствительности и других факторов. В итоге разница не превышает 5%, и это заметно только в пасмурную погоду. Или при очень острых углах падения солнечных лучей.

Источник

Словарь терминов по солнечной энергетике

СБ — солнечная батарея;

СМ — солнечный модуль;

АКБ — аккумуляторная батарея;

ВАХ — вольтамперная характеристика, графически выраженная зависимость тока от напряжения фотоэлемента/солнечного модуля;

ВИЭ — возобновляемый источник энергии;

ФЭС — фотоэлектрическая станция;

КПД — коэффициент полезного действия;

ФЭП — фотоэлектрический преобразователь;

СЭС — солнечная электростанция;

Напряжение холостого хода(Uxx) -это напряжение между выводами фотоэлемента или солнечного модуля, когда нет нагрузки;

Номинальное напряжение солнечной батареи (Uн) — существует стандартный ряд напряжений аккумуляторных батарей(6В, 12В, 24В, 48В, 60В и т.д.). Номинальное напряжение для солнечных модулей берется из этого же ряда. Исключение составляют модули с нестандартным напряжением, кторые используются с контроллерами МРРТ или сетевыми инверторами;

Напряжение максимальной мощности (Up) — иначе рабочее напряжение. При этом напряжении мощность, снимаемая с фотоэлемента или солнечного модуля достигает максимума;

Ток короткого замыкания(Iкз) — ток, который может развить солнечный элемент или модуль, если замкнуть его выводы накоротко;

Рабочий ток(Ip) — иначе ток максимальной мощности. Протекает через фотоэлемент при напряжении максимальной мощности;

Паспортная мощность солнечной батареи(Wр) — для унификации солнечные модули и элементы паспортизируются в определенных условиях(STC-Standart Test Condition),освещенность 1000Вт/м2,температура 25°С, спектр АМ1.5;

Инсоляция — освещенность поверхности, измеряемая в кВтч/м²

Fill-фактор — коэффициент заполнения идеальной ВАХ;

Пикочасы — условное время в течении которого можно принять освещенность равной 1000Вт/м²;

Монокристаллический кремний — кремний, который получают методом Чохральского, внешне это цилиндрические слитки;

Аморфный кремний — получают напылением на подложку техникой испарения, а затем и защищается покрытием, иначе называется тонкопленочным;

Поликристаллический кремний — кремний, который получают при помощи метода направленной кристаллизации, внешне выглядит как прямоугольные блоки;

Мультикремний — синоним поликристаллического кремния;

Блокирующий диод — диод предотвращающий разряд АКБ через СБ при отсутствии достаточной освещенности для работы СБ(входит в состав контроллера заряда АКБ);

Баррирующий диод — обычный полупроводниковый диод. Защищает солнечный модуль в составе мощной солнечной батареи при частичном затенении;

Средняя точка — вывод из средней части схемы солнечного модуля. К ней подкючаются баррирующие диоды;

Линейка фотоэлементов — спаянные в одну полоску фотоэлементы;

Токосъемная дорожка — самый широкий элемент токосъемной сетки, объединяет более тонкие токосъемные дорожки и предназначен для напаивания монтажной шинки(плоского проводника);

Токосъемная сетка — нанесенная на поверхность фотоэлемента токопроводящая сетка, предназначенная для наиболее полного съема генерируемой фотоэлементом энергии;

Инвертор — важный компонент солнечной энергоустановки, который преобразует постоянное напряжение АКБ переменное;

Контроллер заряда АКБ — прибор для контроля за уровнем заряда АКБ, предотвращает перезаряд и переразряд АКБ, сохраняет срок службы АКБ;

Солнечный модуль — солнечным модулем называется несколько объединённых в один блок солнечных элементов (фотоэлементов);

Солнечная батарея — это совокупность параллельно, последовательно или последовательно-параллельно скоммутированных солнечных модулей;

Солнечный элемент — основной компонент для создания солнечных модулей, преобразует энергию фотонов в электрическую энергию; Монтажная шина — плоский медный луженый проводник , используемый для спаивания фотоэлементов;

Псевдоквадрат — фактически восьмигранник, наиболее распространенная форма фотоэлементов;

Каркасный солнечный модуль — это солнечный модуль помещенный в алюминиевый или из иного материала каркас для придания герметичности и большей жесткости;

Бескаркасный солнечный модуль — это модуль без алюминиевого каркаса. Лицевая сторона защищена ПЭТ пленкой, тыльная сторона подложкой из стеклотекстолита или той же пленки ПЭТ, предназначен для эксплуатации в условиях более щадящих чем их каркасные собратья;

Соединительная коробка — иначе называется еще клеммная котобка(junction box). Под её крышкой находятся выводы солнечного модуля, крепится с обратной стороны модуля;

Сальник — служит для кабельного вывода из клеммной коробки и предохраняет внутреннюю часть клеммной коробки солнечного модуля от проникновения влаги;

ПЭТ — полиэтилентерефталатная пленка для защиты тыльной стороны солнечного модуля;

ЭВА — этилвинилацетатная пленка для герметизации фотоэлементов при помощи ламинатора;

Текстурированное стекло — текстура наносимая на поверхность стекла путем «замораживания» направленного контролируемого взрыва, позволяет снижать потери на отражение от поверхности стекла;

Стрингер — робот для автоматизированной спайки солнечных элементов;

Ламинатор — агрегат для герметизации схемы из фотоэлементов методом вакуумного ламинирования;

Адгезив — состав, наносимый на стекло и ПЭТ пленку для лучшего сцепления материалов;

Осветитель — прибор для имитации излучения солнечного спектра для тестирования фотоэлементов и солнечных модулей;

© 2001-2015 «SOLBAT-Солнечные батареи», Все права защишены. Копирование запрещено.

Источник

Солнечные батареи

Наряду с энергией ветра можно попытаться использовать и энергию Солнца.

Генерацию электричества под воздействием солнечного света (фотовольтаический (фотоэлектрический) эффект, англ. photovoltaic effect) впервые наблюдал в 1839 году Александр Эдмон Беккерель (фр. Alexandre-Edmond Becquerel):

Параметры солнечной батареи

Одна фотовольтаическая ячейка (англ. solar cell) вырабатывает в режиме холостого хода (англ. open-circuit voltage (OCV)) напряжение 0,55 В. Солнечная батарея составлена из таких последовательно и параллельно включенных ячеек.

внешняя характеристика (англ. I/V curve) солнечной панели

$V_$ — напряжение холостого хода (англ. open circuit voltage)
$I_$ — ток короткого замыкания (англ. short circuit current)

Точке максимальной мощности соответствует напряжение на одной ячейке около 0,45 В ($V_$) при токе ($I_$) около 90 % от тока короткого замыкания.

Исследование моих солнечных батарей

Я приобрел на торговой площадке ebay три солнечные батареи:

Номинальные параметры: напряжение 5 В, мощность 1 Вт.

напряжение холостого хода
Нагруженная на резистор сопротивлением 100 Ом в солнечный сентябрьский день моя батарея выдает напряжение около 3,5 вольт при горизонтальном расположении батареи и 5 вольт при расположении панели перпендикулярно солнечным лучам. В пасмурный день напряжение составило около 0,3 вольта.

ток короткого замыкания
В начале апреля горизонтально расположенная батарея в течение солнечного дня с небольшой облачностью (5-6 часов) обеспечивает ток короткого замыкания 40 . 60 мА:

Зарядка аккумулятора от солнечной батареи
Для проверки возможности заряда аккумуляторов от солнечной батареи я подключил эту батарею через германиевый диод Д310 к полностью разряженному (напряжение холостого хода 1,1 вольта) никель-кадмиевому аккумулятору GP емкостью 1000 мАч и разместил на горизонтальной достаточно открытой поверхности:

После окончания заряда в течение двух солнечных июньских дней напряжение холостого хода составило 1,380 В. При подключении нагрузки в виде резистора сопротивлением 6,8 Ом напряжение составило 1,327 В и снизилось до уровня 1,1 В через 180 минут, а до уровня 0,9 В — через 195 минут непрерывного разряда (эффективная емкость аккумулятора составила при этом

500 мА·ч).
Таким образом, эксперимент по зарядке никель-кадмиевого аккумулятора можно признать успешным.

Зарядка ионистора от солнечной батареи
Также можно использовать солнечную батарею для заряда ионистора.
Ионистор (суперконденсатор, англ. supercapacitor) представляет собой гибрид конденсатора и химического источника тока. Ток утечки ионистора достаточно велик и обычно составляет 1 мкА на 1 Ф емкости. Также у ионистора заметно проявление эффекта диэлектрической абсорбции.
Я располагаю двумя ионисторами —

1. ионистор 5R5D11F22H емкостью 0,22 Ф на напряжение 5,5 В
   
2. ионистор емкостью 100 Ф на напряжение 2,7 В (приобретен на ebay)
   

Я использовал для эксперимента с солнечной батареей ионистор на 100 Ф.
Внутреннее устройство этого ионистора после его разборки:

1 — угольная прослойка
2 — металлическая пластина

Для ионистора важно не превышать предельно допустимое напряжение (в моем случае 2,7 В). Для ограничения напряжения я использовал шунтовой регулятор — параллельно подключенный к солнечной батарее «зеленый» светодиод (1). Опытным путём я установил, что падение напряжения 2,7 В на таком светодиоде соответствует току через светодиод, равному 50 мА (ток короткого замыкания солнечной батареи не должен превышать это значение для гарантии целости ионистора).

вольт-амперная характеристика «зеленого» светодиода

Для «красного» светодиода (2) при токе 50 мА падение напряжения составляет 1,94 В. Для «белого» светодиода (3) при токе 50 мА падение напряжения составляет 3,34 В (при 30 мА — 3,18 В).

Для предотвращения разряда ионистора я подключил его к солнечной батарее через эмиттерный p—n переход германиевого транзистора МП38 (падение напряжения на нем составляет 0,2 — 0,3 В), играющий роль блокирующего диода (англ. blocking diode).

Я расположил эту конструкцию на горизонтальной поверхности утром (в 10 35 ) довольно сумрачного февральского дня (ионисторы не слишком боятся низких температур, но при снижении температуры до — 30° C внутреннее сопротивление (ESR) ионистора возрастает в 2. 3 раза.). При этом ионистор был разряжен до напряжения 0,088 В. Через семь часов (к 17 35 ) напряжение на ионисторе достигло 1,45 В. Для изучения саморазряда я оставил ионистор подключенным к схеме на ночь в слабоосвещенном помещении. Через час напряжение на ионисторе упало до 1,23 В, через два часа — до 1,11 В.

Сначала я сделал на основе этой батареи вот такое герметичное зарядное устройство для аккумуляторов:

Затем я использовал эту солнечную батарею для питания акустического отпугивателя воробьев.

Продолжение следует

Источник