Фотоэлектрические модули

Фотоэлектрические модули (солнечные панели)

Солнечные панели состоят из солнечных элементов. Так как один солнечный элемент не производит достаточного количества электроэнергии для большинства применений, солнечные элементы собираются в солнечных модулях для того, чтобы производить больше электричества.

Модули производятся из псевдоквадратных монокремниевых или квадратных поликремниевых фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), покрытых антиотражающим покрытием.

солнечные элементы, модули и батареи Солнечные панели (также называемые фотоэлектрические или солнечные модули) производятся многих типов и размеров. Наиболее типичные — это кремниевые фотоэлектрические модули мощностью 40-260 Wp (пиковый ватт, т.е. мощностью максимум в 40-260 Вт при ярком солнце). Такой солнечный модуль имеет размер от 0,4 до 2,5 м2. Широкий типоразмерный ряд солнечных модулей доступен в продаже. Солнечные панели (PV panels) могут соединяться между собой солнечные батареи (arrays) для того, чтобы получить большую мощность (например, 2 модуля по 50 Wp, соединенных вместе, эквивалентны модулю мощностью 100 Wp).

КПД доступных в продаже модулей варьируется в пределах 5-20%. Это значит, что 5-20% от количества энергии, падающей на солнечный элемент, будет трансформировано в электричество. Исследовательские лаборатории во всем мире разрабатывают новые материалы для СЭ с более высоким КПД (до 45%). Стоимость производства также очень важна. Некоторые новые технологии (такие как, например, тонкопленочные), позволяют производить СЭ в больших масштабах, что значительно снизит стоимость элементов и модулей

Солнечные модули установленные на покатой крыше Поликристаллический солнечный элемент

Из чего состоит солнечный модуль

Из чего состоит солнечный модульМодули из кристаллического кремния являются многослойным «пирогом». В общем случае они состоят из нескольких слоем, показанных на рисунке справа. Герметизирующий материал необходим для того, чтобы обеспечить полную герметичность солнечных элементов при работе на открытом воздухе круглый год. При попадании воздуха или влаги внутрь солнечного модуля происходит окисление и разрушение контактов солнечных элементов, что приводит к выходу модуля из строя. В качестве герметизирующей пленки обычно применяется EVA (этиленвинилацетатная) пленка. К сожалению, она же и является одним из факторов «старения» фотоэлектрических модулей, т.к. со временем теряет свою прозрачность. Сейчас во всем мире ведутся работы по замене этой EVA на другие материалы, но в коммерчески изготовляемых модулях пока в основном применяется именно этот материал.

Каркасный солнечный фотоэлектрический модуль
1 — Герметик; 2 — Стекло; 3 — Герметизирующая пленка; 4 — Солнечные элементы; 5 — Защитная пленка; 6 — Корпус

Солнечные модули выполнены в виде панели, заключенной в каркас из алюминиевого профиля. Панель представляет собой фотоэлектрический генератор, состоящий из стеклянной плиты, с тыльной стороны которой между двумя слоями герметизирующей (ламинирующей) пленки размещены солнечные элементы, электрически соединенные между собой металлическими шинами. Нижний слой герметизирующей пленки защищен от внешних воздействий слоем защитной пленки. К внутренней стороне корпуса модуля прикреплен блок терминалов, под крышкой которого размещены электрические контакты, предназначенные для подключения модуля.

Электрические характеристики солнечной батареи: вольт-амперная характеристика

Важные точки на ВАХ солнечной батареи
Важные точки вольт-амперной характеристики, которые характеризуют солнечный модуль

Солнечный модуль может работать при любой комбинации напряжения и тока, расположенным на его вольт-амперной характеристике (ВАХ). Однако в реальности модуль работает в одной точке в данное время. Эта точка выбирается не модулем, а электрическими характеристиками цепи, к которой данный модуль (или солнечная батарея) подключен.

Напряжение, при котором ток равен 0, называется напряжением холостого хода (Voc). С другой стороны, ток, при котором напряжение равно 0, называется током короткого замыкания (Isc). В этих крайних точках ВАХ мощность модуля равна 0. На практике, система работает при комбинации тока и напряжения, когда вырабатывается достаточная мощность. Лучше сочетание называется точкой максимальной мощности (ТММ, или MPP). Соответствующие напряжение и ток обозначаются как Vp (номинальное напряжение) и Ip (номинальный ток). Именно для этой точки определяются номинальная мощность и КПД солнечного модуля.

При прямом соединении солнечного модуля к аккумуляторной батарее, модуль работает при напряжении, равном напряжению аккумуляторной батареи в данный момент. По мере заряда АБ ее напряжение растет, поэтому модуль может работать в диапазоне напряжения от 10 до 14,5В (здесь и далее используются напряжения для модуля номинальным напряжением 12В. Для модулей с номинальным напряжением 24В значения напряжения нужно умножить на 2). Соответственно, его рабочая точка может быть довольно далеко от оптимальной. Почему же производители выбрали напряжение модуля в максимальной точке равным 17В?

Почему 12-вольтовые панели на самом деле 17-вольтовые?

Это сделано для того, чтобы компенсировать потери напряжения в фотоэлектрической системе и сохранить возможность полного заряда аккумуляторной батареи. Обычный вопрос, который задают люди — «почему нельзя сделать панели так, чтобы они выдавали 12В?» Если вы сделаете так, то модули будут выдавать необходимое для заряда АБ напряжение только, когда они холодные, в идеальном состоянии и при ярком солнце. Обычно таких условий не бывает в реальности. Поэтому панели должны иметь запас по напряжению для возможности заряжать АБ при пониженной освещенности, под пылью и нагретыми на солнце. Вопреки интуиции, солнечные панели работают лучше в холодную погоду. В нормальных условиях, когда солнечная панель нагревается до 40-45 градусов, ее мощность снижается на 15-17%.

Как известно, для заряда АБ напряжением 12В необходимо довести ее напряжение до 14,5В (или даже до 15В при заряде при низких температурах) . Напряжение солнечного модуля в реальных условиях оказывается ниже, чем 17В. Во-первых, при нагревании солнечного модуля его напряжение снижается примерно на 0,5В. Во-вторых, существуют потери напряжения в соединительных проводах. Также, редко когда уровень освещенности равен 1000 Вт/м2. Все это приводит к тому, что реальное напряжение на модуле снижается, и в действительности оно оказывается очень близко к требуемым 14,5В. С другой стороны, при низких температурах, напряжение может быть больше, чем 17В.


Зависимость ВАХ типичного кристаллического модуля мощностью 130Вт от освещенности

Мощность солнечной панели изменяется в зависимости от освещенности практически прямо-пропорционально. При определенной освещенности модуль прекращает выработку. Эта освещенность для кристаллических модулей составляет примерно 150-200 Вт/м2, а для аморфных — около 100 Вт/м2.

Также, мощность солнечного модуля зависит от его температуры, и обычно падает при повышении температуры. Типичный температурный коэффициент для кристаллических модулей составляет -0,45%/К (т.е. при повышении температуры модуля на каждый градус его выработка уменьшается на 0,45%) . Для аморфных модулей этот показатель обычно раза в 2 меньше, а последние разработки трех-переходных аморфных модулей даже имеют положительный температурный коэффициент мощности.

Illustration of information found on a PV module labelТипичная информация на шильдике солнечного модуля

Новое поколение солнечных контроллеров заряда, а также солнечные фотоэлектрические инверторы могут обеспечивать работу солнечной батареи в точке максимальной мощности. Они отслеживают точку максимальной мощности, и поддерживают напряжение на входе равный этой точке. На выходе, за счет преобразования напряжения, обеспечивается напряжение, равное напряжению на АБ. Таким образом, MPPT контроллер понижает напряжение и повышает ток. Слежение за ТММ солнечного модуля обеспечивает увеличение выработки электроэнергии на 15-30%.

Можно найти все эти параметры — (Voc, Isc, MPP, Vp, Ip) — на шильдике или прилагаемых к модулю характеристиках (заметьте, что Vp и Ip также называются номинальными значениями. Однако не ожидайте получить номинальную мощность от вашей солнечной батареи — почти невозможно, чтобы собранная система работала все время в точке максимальной мощности. Кроме изменений освещенности, на вырабатываемую мощность влияет температура солнечной батареи — чем выше температура солнечной батареи, тем ниже ее мощность.

Смотрите небольшое видео про процесс изготовления солнечной фотоэлектрической панели на полностью автоматизированном производстве.  Уровень автоматизации отражает качество и уровень производителя.

Брендовые солнечные панели обычно делаются на производствах с полной автоматизацией. На мелких и некоторых средних заводах про сборке солнечных панелей часть операций не автоматизирована (например, часто пайка общих шин солнечной панели, перемещения панелей между этапами производства, сборка алюминиевых рам и т.п. бывают не автоматизированными и выполняются вручную). Это уменьшает цену выпускаемых солнечных панелей, но также могут ухудшать и долговременное качество этих панелей. При покупке солнечных фотоэлектрических модулей нужно понимать, на каком производстве сделаны предлагаемые продавцом солнечные панели. Если информации о производителе нет, — например, вы покупаете солнечные модули под брендом импортера, агрегатора солнечных электростанций или OEM поставщика, — то вы рискуете получить «кота в мешке» с непредсказуемым качеством и долговечностью.

«Ваш Солнечный Дом» всегда раскрывает информацию о заводе изготовителе предлагаемого оборудования своим покупателям и партнерам. Если такой информации нет, мы честно предостерегаем наших покупателей о возможных проблемах после истечения гарантийного срока.

Перейти к покупке солнечных панелей в наш Интернет-магазин

Эта статья прочитана 2208 раз(а)!

Продолжить чтение

  • 70
    Фотоэлектрические Солнечные модули ФСМ Изначально «Санвейс» являлся поставщиком солнечных модулей серии ФСМ мощностью до 320 Ватт. Санвейс не имеет собственных производственных мощностей и размещает заказы на неизвестных заводах. Модули завозятся из Китая (модули каркасные поли и монокристаллические под стеклом мощностью…
  • 57
    Фотоэлектрические модули Hanwha SolarOne   Hanwha SolarOne - молодая компания (образовалась в 2010 году) возобновляемых источников, но достигла высшего класса котировок на NASDAQ (HSOL). Полностью интегрированная цепочка производства фотоэлектрических проектов – от поликристаллического кремния, слитков, пластин, ячеек и модулей –…
  • 57
    Солнечные фотоэлектрические модули производства РЗМКП Солнце вместо нефти и газа - сюжет про РЗМП Рязанский завод металлокерамических изделий (РЗМКП) производит модули из поликристаллического кремния 2 типоразмеров (см. ниже). Модули обладают высокими техническими характеристиками, несмотря на применение солнечных элементов азиатского производства.…
  • 56
    Фотоэлектрические комплекты: Состав Для того, чтобы использовать солнечную энергию для питания ваших потребителей, одной солнечной батареи недостаточно. Кроме солнечной батареи нужно еще несколько составляющих. Типичный состав автономного фотоэлектрического комплекта следующий: Фотоэлектрический комплект для нагрузки постоянного тока 12В фотоэлектрическая батарея контроллер…
  • 55
    Как правильно выбирать солнечные элементы и модули В первую очередь, нужно обратить внимание на технические параметры солнечного модуля. Основные из них перечислены ниже. Также, нужно проверить качество изготовления и отсутствие визуальных дефектов на солнечных элементах, стекле, защитной пленке и раме…
  • 54
    Солнечные фотоэлектрические модули серии ТСМ (Телеком-СТВ)   Сертификат дилера Телеком-СТВ Кремниевые поликристаллические и монокристаллические модули под стеклом в алюминиевой рамке. На обратной стороне находится клеммная коробка. Модули односторонние. В этих модулях применено специальное текстурированное каленое стекло, в котором потери световой…

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *