Характеристики солнечных батарей

Эксплуатационные характеристики солнечных панелей

Для изготовления фотоэлектрических элементов солнечных батарей используют кремний с минимальным количеством примесей менее 0,01%. Качество фотоэлементов зависит от количества примесей и цена тоже.

Существует три типа фотоэлемента – это монокристаллические, поликристаллические и тонкопленочные. Последние находятся еще на стадии разработки, поэтому их рассматривать не будем. Остановимся на сравнение характеристик монокристаллических и поликристаллических фотоэлементов.

Сравнение типов фотоэлементов

Фотопанели размещаются на открытом пространстве, поэтому на их работу будут влиять эти параметры фотопанелей;

– Температурный коэффициент мощности. Под палящим солнцем, фотоэлементы нагреваются, и теряется часть мощности солнечных батарей. В очень жаркие дни доля потери мощности составляет 25%. В случае монокристаллических и поликристаллических фотопанелей, температурный коэффициент мощности достигает -0,45%, то есть произойдет снижение мощности на -0,45%, на каждый градус прироста температуры. На температурный коэффициент мощности сильно влияет качество фотопреобразователей;

– Степень деградации LID. Деградация монокристаллов панелей происходит быстрее, чем поликристаллов. Год работы снижает мощность монокристаллических батарей до 3%, а поликристаллических до 2%. Такое уменьшение мощности наблюдается в первый год работы гелиопанелей, в дальнейшем эта деградация для монокристаллов будет 0,71%, для панелей из поликристаллов 0,67%.

Деградация зависит от качества фотоэлементов. Для панелей сомнительного качества деградация может достичь в первый год эксплуатации 20%. Поэтому панели важно выбирать не по низкой стоимости, а по производителю и качеству исполнения;

– Фотоэлектрическая чувствительность. Поликристаллические фотоэлементы не так чувствительны к снижению освещения, по сравнению с монокристаллами, но разница в чувствительности небольшая и не является критерием выбора по этому параметру;

– Эффективность панелей. Для выработки одинаковой мощности для поликристаллических панелей необходимо больше площади, т. е. эффективность поликристаллических гелиопанелей меньше монокристалических. Срок службы монокристаллов выше.

Качество солнечных панелей

По качеству исполнения фотоэлектрические элементы можно разделить на четыре категории качества.

Первая категория – Grad A. Это солнечные батареи самого высокого качества – без микротрещин, отсутствуют сколы. По внешнему состоянию эти фотоэлементы полностью одинаковы по цвету, структуре. Эта категория имеет самую малую деградацию и высокое КПД.

Вторая категория – Grad B. Эти фотопреобразователи практически не отличаются от фотоэлементов первой категории, но имеют небольшие изменения в цвете. Но у них большая деградация и меньший срок эксплуатации.

Третья категории – Grad С. Отличие от предыдущей категории – это наличие сколов и трещин, неоднородный окрас, но низкая стоимость. Для энергоснабжения частного дома такие фотопанели не следует применять из-за низкого КПД, высокой деградации и небольшого срока эксплуатации.

Четвертая категория – Grad D имеет самое низкое качество исполнения. Структура этих панелей неоднородная с видимыми дефектами. Небольшой размер фотоэлементов нуждается в дополнительной пайке, что еще ухудшает параметры. Такие элементы имеют небольшую надежность. Их устанавливать не рекомендуется даже при небольшой стоимости.

Пленка EVA. Предназначена для ламинации панелей с солнечной стороны. Она хорошо герметизирует фотоэлементы, снижает деградацию, защищает от механических повреждений, прозрачна. Срок службы этой пленки также зависит от качества исполнения и меняется от 5 до 15 лет.

Недорогая пленка со временем желтеет, теряет прозрачность, отслаивается и имеет срок эксплуатации 3-5 лет. Визуально качественную пленку отличить невозможно, это можно определить только через несколько лет ее работы.

ПЭТ пленка. Эта пленка изолирует тыльную сторону фотопанелей от влаги, пыли и механических повреждений. Качество пленки также можно определить через несколько лет по внешнему состоянию. Цвет становится желтее, появляются трещины.

Технические характеристики солнечной панели

Посмотреть их можно в инструкции на изделие. К техническим характеристикам гелиопанелей относится;

Пример характеристики солнечной панели

– Мощность солнечных панелей и размеры. Чем больше мощность, тем меньше стоимость на ватт. Для большой мощности выгоднее приобретать большие панели;

– Допустимые пределы отклонения по мощности или толеранс. Отклонение может быть положительным и отрицательным. Покажем на примере, толеранс 0 + 4 ватта;

– КПД солнечной панели. Конечно же, лучше приобретать панели с высоким КПД;

– Температурный коэффициент – это влияние температуры на такие параметры как мощность, напряжение и ток. Температурный коэффициент должен быть минимальным;

– Срок службы солнечных панелей. Отдельные производители дают 20 лет эксплуатации панелям с гарантией 5 лет. Правильная установка солнечных батарей может резко поднять эффективность. После 15 лет работы гелиопанели могут снизить производительность на 10%, а после службы в 30 лет на 20%. Хорошего качества панели могут работать в диапазоне температур -40 +90 °С.

Источник

Характеристики солнечных батарей

Солнечные батареи, которые также называют солнечными панелями или солнечными модулями, строятся из отдельных фотоэлектрических преобразователей (так называемых солнечных элементов), которые соединяются друг с другом в последовательные и параллельные цепи, в совокупности работающие как единый источник тока.

Собственно одна панель может рассматриваться как источник тока. Несколько солнечных панелей образуют автономную солнечную электростанцию, которая может быть малой (если речь идет например о частном доме) или большой (если речь идет о промышленной солнечной электростанции) мощности. Размер солнечной станции зависит от ее назначения и от нужд ее потребителя.

Одна солнечная панель обычно содержит количество элементов кратно 12, а именно: 12, 24, 36, 48, 60 или 72 солнечных элемента. Номинальная мощность одной такой панели обычно лежит в диапазоне от 30 до 350 ватт. Соответственно размер и вес панели тем больше, чем больше ее номинальная мощность.

На сегодняшний день реальный КПД солнечных батарей, доступных широкому потребителю, лежит в пределах от 17 до 23%. Есть отдельные экземпляры, декларирующие КПД до 24%, но это скорее исключения и преувеличения. Лаборатории по всему миру стремятся разработать солнечные элементы, КПД которых хотя бы приблизился к 30% — это было бы очень хорошим результатом для источника энергии данного типа, если смотреть на вещи реально.

Солнечные батареи на базе кремния, как альтернативный источник электрической энергии, проверены временем, они отличаются надежностью и безопасностью, компактностью и относительной доступностью. Срок их нормальной эксплуатации доходит до 30 лет и даже превышает. Хотя, справедливости ради стоит отметить, что кремниевые фотоэлектрические элементы со временем деградируют, это выражается в снижении получаемой при полном освещении мощности примерно на 10% от первоначального номинала за каждые 10 лет активной эксплуатации.

То есть если в 2019 году приобреталась новая солнечная панель на 300 Вт, то к 2039 году она будет способна выработать максимум 240 Вт. По этой причине следует вычислять установленную мощность системы с определенным запасом по току. Что касается тонкопленочных элементов, то они временем не проверены, но специалисты утверждают, что скорость деградации в первые же годы у них многократно выше чем у монокристаллических и поликристаллических кремниевых элементов.

При нормальной эксплуатации ни замена элементов, ни какое бы то ни было иное специальное обслуживание монокристаллическим и поликристаллическим солнечным панелям не требуется. Они просты в установке, не содержат движущихся частей, их поверхность обращенная к солнцу всегда имеет защитное механически прочное покрытие.

Вольт-амперная характеристика солнечных батарей снимается в лабораторных условиях при производстве и приводится в спецификации. Стандартный тест проводится при радиации 1000 Вт/кв.м при температуре окружающего воздуха 25°С, как на широте 45°.

Здесь можно видеть крайние точки ВАХ, в которых снимаемая с батареи мощность обращается в ноль. Напряжение холостого хода — Voc — это максимально доступное напряжение на выходе батареи при разомкнутой цепи нагрузки. Ток при коротко замкнутой цепи нагрузки — Isc – это, соответственно, ток при нулевом выходном напряжении.

Практически батарея всегда работает в неком оптимальном режиме где-то посередине между этими двумя точками. В оптимальной точке MPP — максимальная мощность нагрузки. Номинальное напряжение для точки максимальной мощности обозначается Vp, а номинальный ток для данной точки — Ip. В этой точке определяется и КПД солнечной панели.

В принципе солнечная батарея способна работать в любой точке ВАХ, однако для получения максимальной эффективности полезно использовать точку наивысшей мощности, поэтому солнечные панели никогда не питают нагрузку напрямую. Для достижения лучшей эффективности, между солнечной батареей и аккумуляторами (инвертором) следует подключить контроллер заряда с технологией MPPT, который всегда будет работать в точке максимума доступной мощности при любой текущей интенсивности солнечного освещения.

Источник

Фотоэлектрические панели солнечных батарей

Производство и состав

ФВЭ	Легирование полупроводников

Полупроводниковый материал сам по себе не производит энергию, Каждый фотоэлемент состоит из тонкого слоя материалов N-типа и другой с большей толщины материала типа п. отдельно, оба являются электрически нейтральными. Но быть вступил в союз с P-N и получения солнечного света, генерирует электрическое поле за счет кремния N-типа электроны занимают пустоты (пробелы) кремния P-типа структуры.

Концепции новых солнечных элементов

Grätzel ячейка

Nanocristalinas клетки, ознакомлены с красителями

Новый тип солнечных батарей был введен в 1991 году швейцарский профессор Майкл Grätzel и может развиться недорогой альтернативой для Силиконовой технологии. Основной материал «Grätzel ячейки» является полупроводниковый диоксида титана (TiO₂). Однако он не работает на основе p-n перехода в полупроводнике, поглощающих свет в органический краситель, таким же способом растения использовать хлорофилл для захвата энергии от солнечного света через фотосинтез.

В маленькой камере лаборатории достигли 12% КПД. Модули из первой партии ограниченного производства австралийской фирмы STA, имеют КПД около 5%.

В отличие от кристаллических ячеек его эффективность возрастает с увеличением температуры. В результате используются для небольших устройств в интерьерах и в интеграции в зданиях. В последнем случае клетки с красители предлагают новые и захватывающие возможности рисования, благодаря его гибкости с точки зрения прозрачности и ее красноватого цвета (цвета охры), которые могут трансформироваться в зелено серый цвет как пятно применяется.

Производство энергии

Освобождение электронов создает разность потенциалов, связь между клетками увеличить эту разность потенциалов. Как клетки не могут хранить энергию, эта энергия должна хранится в аккумуляторах или преобразованы для немедленного потребления.

Солнечные панели состоят из солнечных элементов в серии и параллельно для получения требуемого напряжения и тока.

Солнечные батареи в серии

Фотоэлементы подключены в серии (положительных до отрицательных) дает высокого напряжения.

В этом случае соединения двух клеток в серии, каждая из 0,42 вольт производит в общей сложности 0,84 напряжения вольт. Если мы хотим, чтобы выход 12 вольт, должен существовать по крайней мере 29 клеток.

Клетки обеспечивают относительно постоянного напряжения, если текущее потребление не превышает максимальная power point ( MPP ).

Солнечные батареи параллельно

Солнечные батареи соединены параллельно (положительный позитивный, минус к минусу) позволяют выше текущего потока.

В этом случае соединения двух клеток одновременно, каждый из 0,42 вольт производит полного напряжения 0,42 кв. Для многих клеток, Соединенных параллельно напряжение никогда не будет больше чем один.

Типы клеток:

Существует несколько типов клеток по методу изготовления и используемого материала.

• Аморфного кремния: Клетки, полученные путем осаждения из очень тонких слоев кремния на поверхности стекла или металла.
  Эффективность преобразования солнечного света в электричество колеблется от 5% и 7%;
• Монокристаллического кремния: Клетки, полученные из цилиндрических стержней из монокристаллического кремния производится в специальных печах. Клетки получаются путем разрезания баров в виде тонких квадратные вставки (0,5 0,4 мм толщиной).
  Эффективность преобразования солнечного света в электричество выше 12%;
• Кремния policristinalino: Клетки производятся из блоков кремния, полученные путем плавления чистого кремния чипов в специальные формы. После того, как в формы, кремний медленно остывает и затвердевает сам. в этом процессе, в единственном кристалле атомы не организуются. Образуют структуру поликристаллических с поверхности разделения между кристаллов.
  Эффективность преобразования солнечного света в электричество это немного ниже, чем в монокристаллического кремния;
• Nanocristalinas клетки, ознакомлены с красителями: В фазе развития и маркетинга, высокие индексы с высокой температурой и низким уровнем излучения;
• CIGS: Использование в свой состав Cu (In, Ga) Se₂ (медь, Индио, галлия, селен), имеют доходность 13%. Есть некоторые проблемы с поставками, так как 75% Indico коммерчески распределены используется в производстве ЖК- и плазменных мониторов;
• Арсенита арсенида галлия (GaAs): в настоящее время наиболее эффективная технология показ уровня 28% эффективности. Его цена является чрезвычайно высокой, используя главным образом в космической техники (солнечных коллекторов в спутники, например);
• Теллурида кадмия (CdTe): Хотя они составляют чуть более 1% рынка фотоэлектрической солнечной энергии, его использование является очень привлекательным из-за высокого уровня токсичности кадмий.

Спектральная чувствительность

В то время как кристаллический солнечных элементов особенно чувствительны к солнечной радиации длинн развевает, тонкопленочных элементов лучше использовать видимый свет. Аморфного кремния клетки могут эффективно поглощают коротковолновое излучение. В отличие от этого CdTe и СНГ материалы наиболее подходят для средней длины волн.

Фотоэлектрические модули

Солнечная батарея состоит из отдельных клеток, Соединенных последовательно. Этот тип подключения позволяет добавлять напряженности. Номинальное напряжение модуля равна произведению числа клеток, которые составляют напряжение каждой ячейки (около 0,42 до 0.6 вольт). Как правило, производят модулей, состоящий из 30, 32, 33 и 36 клеток в серии. Стремится придать жесткость модуль в его структуре, электрическая изоляция и устойчивость к воздействию климатических факторов. Таким образом ячейки в диапазоне инкапсулированы в пластиковые резины (Etilvinilacelato), который также является роль электрического изолятора, закаленного стекла с содержанием низкой железа в лицо к солнцу и многослойные пластиковые пластинки (полиэстер) на задней поверхности. В некоторых случаях стекло заменяется на пластинки из прозрачной пластмассы. Модуль имеет рамку из алюминия или полиуретана и коробки ссылки, которые являются положительные и отрицательные клеммы серии клеток. Окно терминала подключите кабели, подключение модуля к фотоэлектрические панели.

Фотоэлектрические панели

Фотоэлектрические панели солнечных батарей или Солнечный коллектор п состоит из нескольких модулей, Соединенных параллельно и серии.

Солнечные панели приложения

• Использование панелей/малой мощности низкого напряжения 3-12 небольших аморфного кремния сегментов, с общей площадью в несколько квадратных сантиметров. Выходного напряжения-1,5-6 V с потенцией несколько милливатт. Использование: часы, калькуляторы, GPS, небольших электрических устройств;
• Небольшие панели от 1 до 10 Вт с 3 до 12 v. Использование: Радио, игры, водяные насосы;
• Большие панели от 10 до 60 Вт, с напряжением 6 или 12 v. Utilizaçãoprincipal производится главным образом в крупных водяных насосов, для удовлетворения потребности электроэнергии для караванов (свет и охлаждение) и дома использовать направленные на отдельные устройства (садовые светильники для примера).

Эффективность фотоэлектрических систем

Эффективность Фотоэлектрической системы зависит от:

• Эффективность различных компонентов системы;
• Взаимосвязи и координации между ними;
• Тип зарядов, которые система направлена на кормить.

Доход или убыток

Группа выход зависит от:

• Тип ячейки;
• Солнечной радиации;
• Температура;
• Грязь из панели.

Номинальная стоимость дохода предоставляется изготовителем. Если он не включен непосредственно может быть выведен из пиковой мощности и площади панели. Пиковая мощность-это мощность (MPP), группа может взимать плату в условиях стандартного испытания.

HP группа выход (%)
PP-группа пик мощности (кВт пик)
Группа площадь (м2)

Потери инвертора зависит от величины и характеристики нагрузки, что кормление.
Для оценки общей эффективности системы считаются два компонента:

Источники дохода энергии считает, что система работает с 100% производительности, будучи независимым от нагрузки. Другими словами для данной системы, лучшее исполнение является тот, который соответствует только генераторы дохода не рассматривает любого оборудования, которое дополняет систему, будучи игнорируются потери в Аккумуляторы, Зарядные устройства, инверторы и т.д. Так что будет выход энергии источников энергии:

ПФ является выходная мощность источника питания (кВт/год)
S является солнечной энергии (кВтч/м2/год)

ESS = PR * Es * hp *

ЕСС является питание на нагрузку (кВтч/год)
PR является индекс производительности

Глобальном уровне предполагается, что к 2100 году более чем на 60% энергии, используемой человеком имеет свое происхождение в солнечной энергии .

Источник