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 или квадратных поликремниевых фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), покрытых антиотражающим покрытием. Элементы могут нарезаться на части для увеличения заполнения площади солнечных панелей, а также для уменьшения токов (последние годы производятся большие солнечные элементы, которые имеют большие токи).

солнечные элементы, модули и батареи

Солнечные панели (также называемые фотоэлектрические модули или солнечные модули) производятся многих типов и размеров. Наиболее типичные – это кремниевые фотоэлектрические модули из 60 или 72 целых элементов или из 120 или 144 половинных элементов. Такие модули имеют мощность от 250 до почти 700 Вт.  Широкий типоразмерный ряд солнечных модулей доступен у нас в продаже. Солнечные панели (PV modules) могут соединяться между собой солнечные батареи (PV arrays) для того, чтобы получить большую мощность (например, 2 модуля по 100 Wp, соединенных вместе, эквивалентны модулю мощностью 200 Wp).

КПД доступных в продаже модулей варьируется в пределах 5-24%. Это значит, что 5-24% 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

panels фотоэлектрические модули,солнечные панели,солнечные модули solarpanel фотоэлектрические модули,солнечные панели,солнечные модули
Солнечные модули установленные на покатой крыше Поликристаллический солнечный элемент

Из чего состоит солнечный модуль

Из чего состоит солнечный модуль

Модули 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.

pv panel design2 фотоэлектрические модули,солнечные панели,солнечные модули

Солнечные модули обычно выполнены в виде панели, заключенной в каркас из алюминиевого профиля. Бывают солнечные модули без алюминиевой рамы. 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.

Размер и мощность солнечных панелей

Размеры солнечных элементов стандартизированы, количество элементов в панелях тоже. Поэтому солнечные панели имеют определенные мощности в зависимости от размеров и количества примененных в них элементов. Типичные мощности и размеры приведены в таблице ниже.

Размер элемента, мм Параметры модуля Размер модул
156.75 285W Poly, 5BB, 60 Cells 1650*992*35мм
156.75 315W Mono, 5BB, 60 Cells 1664*1002*35мм
158.75 330W Mono, Half-cut, 60 Cells 1684*1002*35мм
158.75 330W Mono, 9BB, Half-cut, 60 Cells 1684*1002*35мм
158.75 345W Mono, 9BB, Half-cut, 60 Cells 1684*1002*35мм
166 370W Mono, 9BB, Half-cut, 60 Cells 1755*1038*35мм
166 370W Mono, 9BB, Half-cut, 60 Cells 1755*1038*35мм
158.75 390W чешуйчатые 1646*1140*35мм
158.75 390W чешуйчатые 1646*1140*35мм
158.75 390W чешуйчатые 1646*1140*35мм
158.75 400W чешуйчатые 1646*1140*35мм
158.75 400W чешуйчатые 1646*1140*35мм
158.75 400W чешуйчатые 1646*1140*35мм
158.75 400W чешуйчатые 1646*1140*35мм
158.75 400W чешуйчатые 1646*1140*35мм
166 450W, Mono, 9BB, half-cut, 72 cells, 2094*1038*35мм
166 450W, Mono, 9BB, half-cut, 72 cells, 2094*1038*35мм
182 410W Mono, 9BB, half-cut, 54 cells, 1724*1134*35мм
182 400W Mono, 9BB, half-cut, 54 cells, 1724*1134*35мм
182 550W Mono, 9BB, half-cut, 72 cells, 2278*1133*35мм

Солнечные панели из новейших солнечных элементов размера M12 (210 мм) имеют стандартные размеры как на рисунках ниже.

news20201111 фотоэлектрические модули,солнечные панели,солнечные модули

news20201112 фотоэлектрические модули,солнечные панели,солнечные модули

Как увеличивалась максимальная мощность солнечных модулей в последние годы

мощность солнечных панелей

 

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.

rzmp130 ivc фотоэлектрические модули,солнечные панели,солнечные модули
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.

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.

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.

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

thumbsup фотоэлектрические модули,солнечные панели,солнечные модули

“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 23786 раз(а)!

Продолжить чтение

  • 10000
    Солнечные элементыКак работают солнечные фотоэлектрические элементы? Структура солнечного элемента Солнечные элементы (СЭ) изготавливаются из материалов, которые напрямую преобразуют солнечный свет в электричество. Большая часть из коммерчески выпускаемых в настоящее время СЭ изготавливается из кремния (химический символ Si). Кремний это полупроводник. Он…
  • 10000
    Выбор солнечных панелей: Моно или поли?Монокристаллические или поликристаллические солнечные модули: Какие лучше выбрать? Ваша цель: Установить солнечную фотоэлектрическую систему, которая поможет вам уменьшить расходы на электроэнергию. Проблема: На рынке очень много разных моделей и типов солнечных модулей, и это вас запутало. одни продавцы утверждают, монокристаллические…
  • 10000
    12 преимуществ Double-Glass солнечных модулейСолнечные фотоэлектрические модули с двойным стеклом Модули с двойным остеклением (double glass) Солнечные модули с двойным стеклом  появились на рынке сравнительно недавно - 5-7 лет назад, но до недавнего времени они были дороже обычных модулей. В 2017 году они стали…
  • 73
    Основы фотоэнергетики (Содержание)Что такое солнечные элементы, модули, инверторы, контроллеры, электростанции? Солнечная энергетика становится мейнстримом современной энергетики, и с каждым годом вызывает все больший интерес. Фотоэлектрическая энергетика - новая отрасль, которая стремительно развивается и уже сейчас современный мир невозможно представить без солнечных фотоэлектрических…
  • 62
    8 правил выбора СЭС8 правил выбора оборудования для солнечной электростанции Неважно у кого вы в конечном счете купите солнечные батареи и другое оборудование для солнечной электростанции, данное руководство позволит вам сэкономить тысячи долларов при покупке. 1. Имя производителя влияет на качество солнечных панелей…
  • 59
    Как выбрать солнечную батарею и не пожалеть об этом?Как правильно выбирать солнечные элементы и модули Вы собрались купить солнечную батарею? 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,…

Google рекомендует

Реклама

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *