Скільки вольт виробляє сонячна панель. Напруга фотоелемента

Основи сонячних фотоелектричних елементів

Коли світло падає на фотоелектричний (ФЕ) елемент. також званий сонячним елементом. це світло може відбиватися, поглинатися або проходити прямо крізь елемент. Фотоелемент складається з напівпровідникового матеріалу; “напів” означає, що він може проводити електрику краще, ніж ізолятор, але не так добре, як хороший провідник, як метал. Існує кілька різних напівпровідникових матеріалів, що використовуються у фотоелектричних елементах.

Коли на напівпровідник потрапляє світло, він поглинає енергію світла і передає її негативно зарядженим частинкам матеріалу, які називаються електронами. Ця додаткова енергія дозволяє електронам протікати через матеріал у вигляді електричного струму. Цей струм витягується через провідні металеві контакти. сітчасті лінії на сонячних елементах. і потім може бути використаний для живлення вашого будинку та решти електромережі.

Ефективність фотоелектричного елемента. це просто кількість електричної енергії, що виходить з елемента, порівняно з енергією світла, що падає на нього, що вказує на те, наскільки ефективно елемент перетворює енергію з однієї форми в іншу. Кількість електроенергії, виробленої фотоелектричними елементами, залежить від характеристик (таких як інтенсивність та довжина хвиль) доступного світла та численних експлуатаційних характеристик фотоелемента.

Важливою властивістю фотоелектричних напівпровідників є ширина забороненої зони, яка показує, які довжини хвиль світла матеріал може поглинати і перетворювати в електричну енергію. Якщо ширина забороненої зони напівпровідника відповідає довжині хвилі світла, що потрапляє на фотоелемент, то цей елемент може ефективно використовувати всю доступну енергію.

Дізнайтеся більше про найпоширеніші напівпровідникові матеріали для фотоелектричних елементів нижче.

скільки, вольт, виробляє, сонячна, панель

Кремній

Кремній, безумовно, є найпоширенішим напівпровідниковим матеріалом, що використовується в сонячних елементах, представляючи приблизно 95% модулів, що продаються сьогодні. Це також другий за поширеністю матеріал на Землі (після кисню) і найпоширеніший напівпровідник, який використовується в комп’ютерних чіпах. Кристалічні кремнієві елементи складаються з атомів кремнію, з’єднаних один з одним, утворюючи кристалічну решітку. Ця решітка забезпечує організовану структуру, яка робить перетворення світла в електрику більш ефективним.

Сонячні елементи, виготовлені з кремнію, в даний час забезпечують поєднання високої ефективності, низької вартості та тривалого терміну служби. Очікується, що модулі прослужать 25 років або більше, все ще виробляючи понад 80% своєї початкової потужності після закінчення цього часу.

Тонкоплівкова фотовольтаїка

Тонкоплівковий сонячний елемент виготовляється шляхом нанесення одного або декількох тонких шарів фотоелектричного матеріалу на несучий матеріал, такий як скло, пластик або метал. Сьогодні на ринку є два основних типи тонкоплівкових фотоелектричних напівпровідників: телурид кадмію (CdTe) і диселенід міді, індію та галію (CIGS). Обидва матеріали можна наносити безпосередньо на передню або задню поверхню модуля.

CdTe є другим за поширеністю фотоелектричним матеріалом після кремнію, і елементи CdTe можуть бути виготовлені за допомогою недорогих виробничих процесів. Хоча це робить їх економічно вигідною альтернативою, їх ефективність все ще не настільки висока, як у кремнію. CIGS-елементи мають оптимальні властивості для фотоелектричного матеріалу і високу ефективність в лабораторних умовах, але складність поєднання чотирьох елементів робить перехід від лабораторії до виробництва більш складним. Як CdTe, так і CIGS потребують більшого захисту, ніж кремній, щоб забезпечити тривалу роботу на відкритому повітрі.

Перовскітна фотоелектрика

Перовскітні сонячні елементи є різновидом тонкоплівкових елементів і названі так завдяки своїй характерній кристалічній структурі. Перовскітні елементи побудовані з шарів матеріалів, які надруковані, покриті або осаджені у вакуумі на основний шар підтримки, відомий як підкладка. Вони, як правило, легко монтуються і можуть досягати ефективності, подібної до кристалічного кремнію. У лабораторії ефективність перовскітних сонячних елементів зросла швидше, ніж у будь-якого іншого фотоелектричного матеріалу, з 3% у 2009 році до понад 25% у 2020 році. Щоб бути комерційно життєздатними, перовскітні фотоелементи повинні стати достатньо стабільними, щоб витримати 20 років на відкритому повітрі, тому дослідники працюють над тим, щоб зробити їх більш довговічними і розробити великомасштабні, недорогі технології виробництва.

Органічна фотовольтаїка

Органічні фотоелектричні елементи (OPV) складаються з багатих на вуглець (органічних) сполук і можуть бути пристосовані для покращення певної функції фотоелемента, наприклад, ширини забороненої зони, прозорості або кольору. OPV-елементи наразі лише вдвічі менш ефективні, ніж кристалічні кремнієві, і мають менший термін служби, але можуть бути дешевшими у виробництві у великих обсягах. Вони також можуть бути застосовані до різноманітних допоміжних матеріалів, таких як гнучкий пластик, що робить OPV здатними служити для широкого спектру застосувань.ФОТОЕЛЕКТРИЧНІ ФОТОЕЛЕМЕНТИ

скільки, вольт, виробляє, сонячна, панель

Квантові точки

Квантово-крапкові сонячні елементи проводять електрику через крихітні частинки різних напівпровідникових матеріалів шириною всього кілька нанометрів, які називаються квантовими точками. Квантові точки забезпечують новий спосіб обробки напівпровідникових матеріалів, але між ними важко створити електричний зв’язок, тому вони наразі не дуже ефективні. Однак їх легко перетворити на сонячні елементи. Їх можна наносити на підкладку методом спін-коута, розпиленням або рулонними принтерами, подібними до тих, що використовуються для друку газет.

Квантові точки бувають різних розмірів, а їхню ширину забороненої зони можна налаштовувати, що дозволяє їм збирати світло, яке важко вловити, і поєднуватися з іншими напівпровідниками, такими як перовськіти, для оптимізації продуктивності багатоперехідних сонячних елементів (докладніше про них нижче).

скільки, вольт, виробляє, сонячна, панель

Багатоперехідна фотовольтаїка

Інша стратегія підвищення ефективності фотоелементів полягає в нашаруванні декількох напівпровідників для створення багатоперехідних сонячних елементів. Ці елементи по суті є стеками різних напівпровідникових матеріалів, на відміну від одноперехідних елементів, які мають лише один напівпровідник. Кожен шар має різну ширину забороненої зони, тому кожен з них поглинає свою частину сонячного спектру, використовуючи більше сонячного світла, ніж одноперехідні елементи. Багатоперехідні сонячні елементи можуть досягати рекордних рівнів ефективності, оскільки світло, яке не поглинається першим напівпровідниковим шаром, вловлюється шаром під ним.

Хоча всі сонячні елементи з більш ніж однією забороненою зоною є багатоперехідними сонячними елементами, сонячний елемент з рівно двома забороненими зонами називається тандемним сонячним елементом. Багатоперехідні сонячні елементи, які поєднують напівпровідники з III і V стовпців періодичної таблиці, називаються багатоперехідними III-V сонячними елементами.

Багатоперехідні сонячні елементи продемонстрували ефективність вище 45%, але вони дорогі і складні у виробництві, тому їх зарезервовано для освоєння космосу. Військові використовують сонячні елементи III-V в безпілотниках, а дослідники вивчають інші сфери їх застосування, де висока ефективність є ключовим фактором.

Концентраційна фотоелектрика

Концентраційний фотоелектричний перетворювач, також відомий як CPV, фокусує сонячне світло на сонячному елементі за допомогою дзеркала або лінзи. Фокусуючи сонячне світло на невеликій площі, потрібно менше фотоелектричного матеріалу. Фотоелектричні матеріали стають більш ефективними, коли світло стає більш концентрованим, тому найвищий загальний ККД досягається при використанні фотоелементів і модулів CPV. Однак потрібні більш дорогі матеріали, технології виробництва і можливість відстежувати рух сонця, тому продемонструвати необхідну економічну перевагу в порівнянні з сучасними великосерійними кремнієвими модулями стало складним завданням.

Дізнайтеся більше про дослідження в галузі фотоелектрики у відділі технологій сонячної енергетики, перегляньте ці інформаційні ресурси про сонячну енергію та дізнайтеся більше про те, як працює сонячна енергія.

Скільки вольт виробляє сонячна панель?

скільки, вольт, виробляє, сонячна, панель

Фотоелектричні елементи використовуються в сонячних панелях, які можуть включати в свою конструкцію 32, 36, 48, 60, 72 або 96 фотоелементів. Як правило, сонячна панель з 32 елементами може видавати 14.72 вольта (кожна комірка виробляє близько 0.46 вольт електроенергії). Ці відсіки встановлюються в прямокутну або квадратну рамку. Зі збільшенням кількості елементів збільшуються розмір і вага сонячних панелей. Комерційна генерація електроенергії використовує сонячні панелі з більшою конфігурацією комірок. Але що таке вихідна напруга сонячної панелі змінного або постійного струму? Прочитайте статтю, щоб дізнатися про те, скільки вольт виробляє сонячна панель та інші факти, пов’язані з нею.

Скільки вольт виробляє сонячна панель?

скільки, вольт, виробляє, сонячна, панель

Отже, скільки вольт виробляє сонячна панель? Хоча в даний час доступні елементи розміром 158 мм 158 мм, найпоширеніший сонячний елемент, що використовується відповідно до галузевих стандартів, має розмір 156 мм 156 мм і виробляє 0.5 Вольт при STC (стандартних умовах випробувань). Загальна кількість вольт, вироблених панеллю, буде визначатися шляхом підсумовування цих значень. Зазвичай ми використовуємо панелі з 36, 60 і 72 осередками. Як ми вже обговорювали раніше, одна комірка генерує 0.5 В як Vmax (максимальна вироблена напруга).

  • 36 елементів 0.5 В = 18 В (Vmax)
  • 30 В дорівнює 60 елементам, помноженим на 0.5 V. (Vmax)
  • 36 В дорівнює 72 елементам, помноженим на 0.5 V. (Vmax)

Сьогодні популярністю користуються панелі з розрізаними осередками, які можуть мати до 120 і 144 осередків.

Що таке вихідна напруга сонячної панелі змінного або постійного струму?

Перш ніж дізнатися, скільки вольт виробляє сонячна панель, ви повинні дізнатися, що таке вихідна напруга сонячної панелі змінного або постійного струму. Електроенергія виробляється за допомогою сонячних панелей постійного струму (DC). Змінний струм (AC) живить більшість будинків. Вихідна потужність постійного струму сонячної панелі перетворюється інвертором в змінний струм, підтримуючи напругу змінного струму на рівні 110 вольт і чисті 60 циклів (Герц) в секунду.

Домогосподарства в основному використовують змінний струм, тоді як сонячні панелі забезпечують постійний струм. Таким чином, інвертори перетворюють сонячну енергію у форму, яку можна використовувати в будинках ваших клієнтів. Постійний струм (DC) і низька напруга використовуються найпопулярнішим видом дахових сонячних панелей. Залежно від конкретного типу панелі, ця низька напруга коливається в межах від 20 до 40 вольт. Хоча багато домовласників віддають перевагу концепції виробництва власної електроенергії, установка сонячних панелей передбачає набагато більше, ніж просто забивання фотоелектричних панелей на даху. Насправді, витрати на сонячну енергію складають лише 25-30 відсотків від вартості сонячних панелей. Насправді, створення повноцінної системи, яка відповідає чинним електротехнічним нормам, є безпечною та надійною, вимагає ретельного проектування, технічних ноу-хау та дорогого електрообладнання.

Інвертори повинні бути правильно підібрані до вихідної напруги панелей, оскільки вони номіновані у ватах (або батареї, якщо вона використовується). Незначний відсоток потужності втрачається інверторами у вигляді тепла. Це може знизити їх ефективність і забирати кілька ват, які можна було б використати з більшою користю деінде.

Скільки вольт виробляє сонячна панель за годину?

Тепер ви дізналися про те, скільки вольт виробляє сонячна панель, але скільки вольт виробляє сонячна панель за годину? Більшість сонячних панелей генерують від 170 до 350 Вт на годину. Однак це також залежить від кількості прямих сонячних променів і клімату. На одну сонячну панель вона коливається від 0.17 до 0.35 кВт-год в середньому. Однак, згідно з дослідженнями, звичайна сонячна панель може виробляти від 230 до 275 Вт потужності. Отже, сонячна панель виробляє вольти в діапазоні від 228.від 67 вольт до 466 вольт на годину. 4

Скільки вольт виробляє сонячна панель в день?

скільки, вольт, виробляє, сонячна, панель

Ви дізналися, скільки вольт виробляє сонячна панель за годину, але скільки вольт виробляє сонячна панель за день?? Хоча існує безліч факторів, які можуть визначити, скільки електроенергії може виробляти сонячна панель, в Сполучених Штатах можна очікувати, що одна сонячна панель зазвичай буде виробляти близько 2 кВт-год щодня.

Скільки вольт виробляє сонячна панель потужністю 300 Вт?

Отже, скільки вольт видає сонячна панель потужністю 300 Вт? Кількість електроенергії, виробленої сонячною панеллю, залежить від розміру панелі, ефективності сонячних елементів всередині панелі та кількості сонячного світла, яке отримує панель. Панель потужністю 300 Вт (0.3 кВт) сонячна панель при повному сонячному світлі активно генерує електроенергію протягом однієї години, вона згенерує 300 ват-годин (0.3 кВт-год) електроенергії. 300-ватна панель виробляє 240 вольт, що дорівнює 1.25 Ампер.

Скільки вольт виробляє сонячна панель потужністю 200 Вт?

Ви дізналися про сонячні панелі потужністю 300 Вт, але чи спадало вам на думку, скільки вольт виробляє сонячна панель потужністю 200 Вт? Сонячні панелі потужністю 200 Вт можуть виробляти напругу на різних рівнях. Для 200-ватних панелей є два різних виходи напруги: 18В і 28В. Вихідна напруга 200-ватних панелей зазвичай становить 18В. Це генерує приблизно 11 ампер щогодини. Крім того, панелі потужністю 200 Вт на 28 В виробляють близько 7 ампер енергії щогодини.

Скільки вольт виробляє сонячна панель потужністю 500 Вт?

Приблизно більше десяти років тому сонячні панелі стандартного розміру вважалися лише 200-300-ватними сонячними панелями. Через багато років розробники розробили 500-ватну сонячну панель. Ці панелі ще не є оптимальними для використання в житлових приміщеннях. Вони більше підходять для комерційних і промислових установок. Існує не так багато інформації про те, скільки вольт виробляє сонячна панель, але багато джерел стверджують, що 500-ватна сонячна панель зазвичай виробляє 20-25 ампер при 12 вольтах. Він може заряджатися від 5 до 6 годин, якщо у вас є достатня кількість сонячного світла.

Скільки вольт виробляє сонячна панель потужністю 750 Вт?

Сонячна панель потужністю 750 Вт ідеально виробляє 220 вольт, виконуючи 3.18 вольт. Якщо ваш інвертор має потужність 750 Вт, вам слід перевірити, чи працює він на 12 вольт, 14 вольт, 24 вольт або 28 вольт.

Напруга інвертора зазвичай вище 12 вольт в інверторах потужністю 750 Вт. Однак, оскільки 12 вольт є найнижчим значенням, ми все одно включимо його в розрахунок. Таким чином, потужність інвертора при 100% ефективності буде дорівнювати 62 амперам.5 ампер (750 Вт / 12 вольт). Оскільки існує найменша ймовірність того, що інвертор матиме 100% ефективність, ми розглянемо ефективність 80%. Тоді діапазон підсилювача буде близько 62.5 ампер / 0.8 = 78.13 ампер.

Скільки вольт виробляє сонячна панель потужністю 100 Вт?

Напруга, яку виробляють сонячні панелі, коли вони виробляють електроенергію, змінюється в залежності від кількості елементів і кількості сонячного світла, яке вони отримують. Зазвичай 100-ватна сонячна панель видає близько 18 вольт максимальної напруги живлення.

Сонячна панель повинна бути розташована там, де більша частина денного сонячного світла падає в полуденному небі для максимальної продуктивності. Пікове сонячне світло. це те, що потрібно для того, щоб він був максимально ефективним. Більшість сонячних панелей, однак, не завжди отримують ці сприятливі умови і часто виробляють менше 100 Вт, коли мало сонячного світла.

Скільки батарейок 12v потрібно для живлення будинку?

Оцінюючи, скільки електроенергії може генерувати ваша сонячна панель, дуже важливо враховувати потужність ваших батарей. Один ват дорівнює одному джоулю в секунду в енергетичній одиниці ват. Ви повинні знати, скільки енергії споживає ваш будинок щодня, щоб визначити, скільки батарей вам потрібно. Для типового американського будинку це часто означає, що вам потрібно щонайменше вісім-десять батарей.

Щоб забезпечити достатню резервну потужність на випадок, якщо основне джерело живлення вийде з ладу, вам знадобиться кілька акумуляторів. Наприклад, одна літій-іонна батарея може живити ваше освітлення під час відключення електроенергії, але для системи “сонце плюс накопичувач” потрібен більший акумулятор.

У вас повинно бути достатньо батарей для живлення всього будинку. Придбайте окрему панель резервного навантаження для живлення найважливіших приладів, якщо у вас її ще немає. Однак вартість цієї альтернативи для вас зросте на 1 000. 2 000 гривень.

Скільки сонячних панелей потрібно, щоб зарядити 100 Ач?

Кількість сонячних панелей, необхідних для зарядки акумулятора ємністю 100 Ач, залежить як від ємності акумулятора, так і від кількості доступного сонячного світла. Сонячна панель потужністю 100 Вт зазвичай заряджає акумулятор ємністю 100 Ач. Акумулятор на 12 В призначений для роботи зі 100-ватною сонячною панеллю.

Для свинцево-кислотного акумулятора глибокого циклу ємністю 100 А-год потрібно щонайменше дві сонячні панелі потужністю 100 Вт. Якщо ви використовуєте літій-іонну батарею, вам знадобиться три 100-ватних панелі. Три 100-ватних панелі, що працюють разом, можуть зарядити батарею ємністю 100 Ач за три години, на відміну від однієї панелі, яка заряджає батарею ємністю 100 Ач приблизно за п’ять годин. Типова сонячна панель має потужність 100 Вт. Більші сонячні панелі з більшою потужністю мають меншу продуктивність, ніж менші. Однак майте на увазі, що оптимальні умови роботи сонячних панелей зустрічаються нечасто. Наприклад, сонячна панель потужністю 100 Вт забезпечує лише 85 Вт енергії при фактичному використанні.

Олівія прихильна до зеленої енергетики та працює над тим, щоб допомогти забезпечити довгострокову придатність нашої планети для життя. Вона бере участь у збереженні навколишнього середовища, переробляючи відходи та уникаючи одноразового пластику.

Сонячна батарея

Блок сонячних батарей являє собою джерело струму сонячної батареї.

Модель сонячної батареї складається з наступних компонентів:

Струм, індукований сонячною батареєю

Блок являє собою один сонячний елемент у вигляді опору Rs, який з’єднаний послідовно з паралельною комбінацією наступних елементів:

На наступній ілюстрації показана еквівалентна електрична схема:

скільки, вольт, виробляє, сонячна, панель

I = I p h. I s ( e ( V I R s ) / ( N V t ). 1 ). I s 2 ( e ( V I R s ) / ( N 2 V t ). 1 ). ( V I R s ) / R p

  • Ir. це випромінювання (інтенсивність світла), у Вт/м2. падаючи на клітинку.
  • Iph0. це виміряний струм, що генерується сонячною батареєю для опромінення Ir0.
  • k. постійна Больцмана.
  • T. значення параметра температури моделювання пристрою.
  • q. елементарний заряд на електроні.

Добротність варіюється для амоних фотоелементів і зазвичай становить 2 для полікристалічних фотоелементів.

Блок дозволяє вибирати між двома моделями:

  • 8-параметрична модель, де попереднє рівняння описує вихідний струм
  • 5-параметрична модель, яка застосовує наступні спрощувальні припущення до попереднього рівняння:
  • Струм насичення другого діода дорівнює нулю.
  • Імпеданс паралельного резистора нескінченний.

Якщо ви вибрали 5-параметричну модель, ви можете параметризувати цей блок в термінах попередніх параметрів моделі еквівалентної схеми або в термінах струму короткого замикання та напруги відкритого замикання, які блок використовує для отримання цих параметрів.

У всіх моделях параметри опору і струму блоку змінюються в залежності від температури.

Ви можете моделювати будь-яку кількість послідовно з’єднаних сонячних елементів за допомогою одного блоку Solar Cell, встановивши параметр Кількість послідовно з’єднаних елементів у рядку на значення більше 1. Внутрішньо блок все ще моделює лише рівняння для одного сонячного елемента, але масштабує вихідну напругу відповідно до кількості елементів. Це призводить до більш ефективного моделювання, ніж якби рівняння для кожної комірки моделювалися окремо.

Температурна залежність

Кілька параметрів сонячного елемента залежать від температури. Температура сонячного елемента задається значенням параметра Температура моделювання пристрою.

Блок забезпечує наступну залежність між струмом, індукованим сонячною батареєю Iph, та температурою сонячного елемента T:

I p h ( T ) = I p h ( 1 T I P H 1 ( T. T m e a s ) )

  • TIPH1. температурний коефіцієнт першого порядку для Iph, значення параметра TIPH1.
  • Tmeas. значення параметра температури вимірювання.

Блок забезпечує наступну залежність між струмом насичення першого діода Is і температурою сонячного елемента T:

I s ( T ) = I s ( T T m e a s ) ( T X I S 1 N ) e ( E G ( T T m e a s. 1 ) / ( N V t ) )

де TXIS1. експонента температури для Is, значення параметра TXIS1.

Блок забезпечує наступну залежність між струмом насичення другого діода Is2 і температурою сонячного елемента T:

I s 2 ( T ) = I s 2 ( T T m e a s ) ( T X I S 2 N 2 ) e ( E G ( T T m e a s. 1 ) / ( N 2 V t ) )

де TXIS2. експонента температури для Is2, значення параметра TXIS2.

Блок забезпечує наступну залежність між послідовним опором Rs і температурою сонячного елемента T:

R s ( T ) = R s ( T T m e a s ) T R S 1

де TRS1. температурна експонента для Rs, значення параметра TRS1.

Блок забезпечує наступну залежність між паралельним опором Rp і температурою сонячного елемента T:

R p ( T ) = R p ( T T m e a s ) T R P 1

де TRP1. експонента температури для Rp, значення параметра TRP1.

Заздалегідь визначена параметризація

Існує кілька доступних вбудованих параметризацій для блоку сонячних елементів.

Ці дані попередньої параметризації дозволяють налаштувати блок на представлення компонентів за конкретними постачальниками. Параметри цих модулів сонячних елементів відповідають паспортним даним виробника. Щоб завантажити попередньо визначену параметризацію, двічі клацніть блок “Сонячний елемент”, клацніть гіперпосилання на параметр “Обрана деталь” і у вікні “Диспетчер параметризації блоку” виберіть деталь, яку ви хочете використати, зі списку доступних компонентів.

Попередньо визначені параметри компонентів Simscape™ використовують доступні джерела даних для значень параметрів. Для заповнення відсутніх даних використовуються інженерні судження та спрощувальні припущення. Як результат, очікуйте відхилення між змодельованою та фактичною фізичною поведінкою. Щоб забезпечити точність, перевірте змодельовану поведінку на основі експериментальних даних і при необхідності доопрацюйте моделі компонентів.

Для отримання додаткової інформації про попередню параметризацію та перелік доступних компонентів див. Перелік попередньо параметризованих компонентів.

Тепловий порт

Ви можете виставити тепловий порт для моделювання впливу виробленого тепла та температури пристрою. Щоб показати тепловий порт, встановіть параметр Modeling option на either:

  • Без теплового порту. Блок не містить теплового порту і не моделює виділення тепла в пристрої.
  • Показати тепловий порт. Блок містить тепловий порт, який дозволяє моделювати тепло, яке генерують втрати провідності. З точки зору чисельної ефективності, тепловий стан не впливає на електричну поведінку блоку.

Для отримання додаткової інформації про використання теплових портів і про параметри теплового порту див. розділ Моделювання теплових ефектів у напівпровідниках.

Модель теплового порту, показана на наступній ілюстрації, представляє лише теплову масу пристрою. Теплова маса безпосередньо підключена до теплового порту компонента H. Внутрішній блок Ideal Heat Flow Source (Ідеальне джерело теплового потоку) забезпечує тепловий потік до порту та теплову масу. Цей тепловий потік являє собою внутрішньо генероване тепло.

Внутрішнє тепло, що генерується в сонячному елементі, розраховується відповідно до еквівалентної схеми, показаної на початку довідкової сторінки, в розділі “Струм, індукований сонячною енергією”. Це сума втрат i 2 R для кожного з резисторів плюс втрати в кожному з діодів.

Внутрішнє тепло, що генерується внаслідок електричних втрат, є окремим нагрівальним ефектом від сонячного випромінювання. Щоб змоделювати тепловий нагрів від сонячного випромінювання, ви повинні врахувати його окремо у вашій моделі і додати тепловий потік до фізичного вузла, підключеного до теплового порту сонячного елемента.

Приклади

Крива потужності сонячної батареї

Згенеруйте криву “потужність-напруга” для сонячної батареї. Розуміння кривої “потужність-напруга” є важливим для проектування інвертора. В ідеалі сонячна батарея завжди працює на піковій потужності, враховуючи рівень опромінення та температуру панелі.

Радіаційне охолодження підвищує напругу сонячного елемента на цілих 25%

скільки, вольт, виробляє, сонячна, панель

Дешеві і прості технології радіаційного охолодження можуть значно підвищити продуктивність і термін служби концентрованих фотоелектричних систем, як стверджують дослідники з США. Вони виявили, що проста структура радіаційного охолодження може збільшити напругу, що виробляється сонячними елементами, приблизно на 25%. Це також знизило робочі температури на цілих 36 °C, і вчені стверджують, що це може значно продовжити термін служби фотоелектричних систем.

Комерційні фотоелектричні елементи на основі кремнію перетворюють близько 20% сонячного випромінювання, що падає на них, в електрику. Значна частина решти перетворюється на тепло, яким потрібно ефективно керувати. “Ефективність фотоелектричних систем і термін їх служби зменшуються з підвищенням температури. особливо у вологому середовищі”. пояснює Пітер Бермел, інженер з Університету Пердью. “Втрата ефективності має фундаментальне значення для роботи фотоелектрики.”

Це особлива проблема для концентрованих фотоелектричних систем. Використання дзеркал або лінз для фокусування сонячного світла на сонячних елементах може підвищити ефективність, але це також збільшує нагрівання. Це може нівелювати підвищення ефективності і пошкодити фотоелектричні елементи, скоротивши термін їх служби.

Складне і дороге охолодження

Сучасні підходи до охолодження таких систем включають примусове повітряне або рідинне охолодження, або використання радіаторів для кондуктивної передачі тепла. Але активні системи охолодження використовують енергію і, отже, знижують чисту ефективність системи. Вони також можуть бути складними і дорогими, збільшуючи вартість системи і загальну надійність.

Інший потенційний варіант. радіаційне охолодження. Використання теплового випромінювання для розсіювання тепла не вимагає додаткової енергії, а матеріали, які дозволяють це зробити, часто мають низьку вартість.

Щоб перевірити ефективність радіаційного охолодження, Бермел і його колеги створили просту концентровану фотоелектричну систему. Дзеркало відбиває сонячне світло вгору і через лінзу фокусує його на сонячному елементі. Використовуючи цю конструкцію, вони протестували чотири схеми охолодження: природне конвективне охолодження з радіатором, без охолодження, радіаційне охолодження і радіаційне охолодження в поєднанні з конвективним охолодженням. Радіаційне охолодження було досягнуто шляхом розміщення сонячного елемента між двома шарами содово-вапняного скла, яке, як відомо, є хорошим широкосмуговим радіаційним охолоджувачем.

Ці установки були протестовані на відкритому повітрі, з кількома експериментами, проведеними в різні дні в різних умовах, що охоплюють ширший діапазон теплових навантажень. Результати дослідження опубліковані в журналі Joule.

Зниження температури

Дослідники виявили, що радіаційне охолодження призвело до зниження температури системи на 5-36 °C, в залежності від погодних умов, в порівнянні з установками без радіаційного охолодження. Бермел розповів Physics World, що найбільша різниця температур була зафіксована при радіаційному охолодженні самостійно, але найнижчі абсолютні температури спостерігалися, коли воно використовувалося в тандемі з конвективним охолодженням.

Ці температурні перепади спричинили відносне збільшення напруги відкритого контуру для сонячних елементів на 8-27%. Це “приблизно пропорційно ефективності”. каже Бермель. Використовуючи температурні дані з експериментів, вчені також змоделювали вплив охолодження на тривалість життя сонячних елементів. Це свідчить про те, що радіаційне охолодження може продовжити термін служби концентрованих фотоелектричних елементів в 4-15 разів.

За словами дослідників, результати демонструють, що радіаційне охолодження забезпечує переваги за будь-яких погодних умов. Але колега Бермеля, аспірант Зе Ванг, також з Університету Пердью, застерігає, що радіаційне охолодження, ймовірно, не буде придатним для охолодження концентрованих фотоелектричних систем самостійно. Для забезпечення охолодження в будь-яких умовах знадобляться інші системи.

Допоміжний механізм охолодження

“Радіаційне охолодження є дуже хорошим допоміжним механізмом охолодження, який не вимагає додаткової енергії, добре працює при високих температурах і додає мало ваги до всієї системи”. говорить Ван. “Однак у більшості випадків радіаційне охолодження служить доповненням до існуючої системи охолодження, що використовує конвекцію або теплопровідність, з метою поліпшення загальної продуктивності”.”

Однак, як пояснює Ванг, радіаційне охолодження не дуже добре працює в умовах низьких температур. Це пов’язано з тим, що різниця температур між сонячним елементом і повітрям занадто мала, щоб повністю використовувати потенціал радіаційного охолодження. Це особлива проблема, коли навколо немає низькотемпературних поглиначів, таких як чисте небо.

Матеріали для радіаційного охолодження також не обмежуються содово-вапняним склом. “У майбутньому ми можемо попрацювати над матеріалами або конструкцією охолоджувачів, щоб ще більше покращити профіль випромінювання”. каже Ван.

Майкл Аллен. науковий письменник з Великобританії

Вихідна напруга сонячної панелі

Існує так багато цифр і технічних термінів, пов’язаних з сонячними панелями і вихідною напругою сонячних панелей, що пошук потрібної інформації може стати справжнім головним болем. З’ясування напруги сонячної панелі може бути схожим на пошук голки в стозі сіна.

Не бійтеся, це простіше, ніж може здатися на перший погляд. Ми тут, щоб розповісти вам все про напругу сонячних панелей та сонячну енергію, а також все, що вам потрібно знати про сонячну енергетику. Напруга безпосередньо пов’язана з тим, скільки енергії виробляє сонячна панель.

Нижче ми розглянемо найбільш важливі, на нашу думку, концепції вихідної напруги сонячних панелей та пов’язані з ними терміни, які допоможуть вам прийняти обґрунтоване рішення, коли ви плануєте купити сонячну панель.

Вихідна напруга сонячної панелі

Говорячи про вихідну напругу сонячних панелей, важливо чітко визначитись з визначеннями, оскільки під напругою може матись на увазі багато речей:

(i) Номінальна напруга

Номінальна напруга. це не фактична напруга, а скоріше категорія або класифікація, яка більше пов’язана з акумулятором, який буде заряджатися.

(ii) Потенційна напруга або напруга холостого ходу (VoC)

VoC. це вимірювання напруги в ланцюзі, перевірене вольтметром, без підключення навантаження.

(iii) Напруга при максимальній потужності (Vmp)

Vmp. це напруга, доступна, коли панель, що працює на максимальній потужності, підключена до навантаження. Оскільки напруга обернено пропорційна опору ланцюга, той факт, що навантаження не підключено, змінює напругу.

(iv) Фактична напруга, виміряна під навантаженням

Це фактична напруга в ланцюзі після того, як навантаження (наприклад, обігрівач, зарядний пристрій для телефону і т.д.) буде підключено.) пов’язана з ним.

(v) Вольти змінного струму

Напруга змінного струму. це напруга після того, як інвертор перетворив постійний струм в змінний.

У різних статтях під вихідною напругою сонячної панелі мається на увазі або номінальна напруга, або напруга холостого ходу при максимальній потужності, або фактична напруга. Через те, що кожна стаття має на увазі точний тип напруги, вихідна напруга може швидко розмитися.

У цій статті ми будемо використовувати вихідну напругу для позначення потенціалу або напруги холостого ходу або Voc (вимірюється вольтметром без підключення навантаження).

Тим не менш, ми також розглянемо інші виміри напруги (Vmp, фактична напруга під навантаженням тощо).) та взаємозв’язок між панеллю, акумуляторами та інвертором.

Як працює сонячна енергія

Сонячні панелі (плоскі пластинчасті колектори) та сонячні елементи перетворюють енергію сонячного світла в електричну або світлову енергію в електричну.

Частинки світла, випромінювані сонцем, збираються сонячною панеллю для перетворення в корисну енергію.

Кожен сонячний елемент складається з тонкого напівпровідника, що складається з двох шарів кремнію. Коли сонячне світло потрапляє на сонячну батарею, воно активує її, вибиваючи електрони з напівпровідника. Ці електрони рухаються по ланцюгу сонячної панелі, і рух генерує постійний електричний струм або енергію постійного струму.

Як працює напруга сонячної батареї

Один сонячний елемент виробляє напругу у відкритому контурі або електричний потенціал приблизно від 0.5 до 0.6 вольт. Напруга елемента під навантаженням дорівнює приблизно 0.46 вольт, що генерує струм близько 3 ампер.

Потужність, яку виробляє один елемент, іншими словами, становить приблизно 1.38 Вт (напруга, помножена на струм).

Сонячна панель складається з набору сонячних елементів.

З точки зору напруги, необхідної сонячним панелям для заряджання акумуляторів, вироблені панелі, як правило, можуть заряджати 12-вольтні або 24-вольтні акумулятори. Наприклад, стандартна панель, що складається з 36 кристалічних кремнієвих елементів, дасть пікову вихідну напругу в розімкнутому стані (Voc) приблизно від 18 до 21 вольт, яка під навантаженням знизиться приблизно до 12-14 вольт, що достатньо для зарядки 12-вольтової батареї.

Також слід врахувати, що батарея, яка заряджається від панелі (панелей), буде з’єднана з інвертором, який перетворює постійну напругу в змінну (електромережею).g., 12 вольт D C до 120 вольт змінного струму).

Сонячна енергія, сонячна енергоефективність та вибір панелей

Важливо зважити потенціал вихідної напруги вашої сонячної панелі з ефективністю сонячної панелі, оскільки ми не можемо розглядати ці два аспекти ізольовано.

Енергоефективність. це відсоток сонячного світла, що потрапляє на панель і перетворюється на енергію.

Підвищення енергоефективності сонячних панелей означає більшу сонячну потужність і доступну електроенергію (більше ват на квадратний фут), що означає меншу площу даху, необхідну для живлення вашого будинку.

Одним з факторів, що впливають на енергоефективність, є конструкція панелі для уловлювання енергії сонця.

Монокристалічні або монокристалічні кремнієві панелі є, мабуть, одними з найбільш ефективних конструкцій сонячних панелей, доступних на ринку (приблизно 18-22% ефективності).

Полікристалічні або багатошарові силіконові панелі в середньому трохи менш ефективні, ніж їх монокристалічні аналоги, але з меншою кількістю силікону. Вони також трохи дешевші і більш стійкі до холоду (приблизно на 14-19% ефективніші).

Термін служби сонячних панелей

Незалежно від вихідної сонячної потужності та ефективності, ви також повинні враховувати тривалість життя вашої сонячної панелі. Вихідна потужність буде меншою в разі деградації протягом терміну служби сонячної панелі.

Більшість кристалічних панелей мають гарантію на 25 років, тоді як тонкоплівкові панелі зазвичай гарантуються не більше ніж на 5 років. Насправді, гарантований 25-річний термін служби кристалічних панелей може збільшитися до 40 років, якщо панелі добре обслуговувати.

Деградація протягом цього періоду відбувається з різних причин, таких як нормальний знос, вітер, сонце, сніг і, в кінцевому підсумку, розтріскування.

Багато виробників гарантують до 90% від цільової ефективності панелі (e.g., 90% від 20%) протягом перших 10-15 років і 80% від цільового показника ефективності протягом останніх 10 років (наприклад.g., 80% від 20%).

Знову ж таки, не дивіться на вихідну напругу та ефективність панелі, що розглядається, ізольовано. Замість цього, зважте на тривалість життя сонячної панелі. Тривалість життя та вихідна потужність безпосередньо корелюють.

Напруга панелі, напруга акумулятора та напруга інвертора

Напруга вашої панелі повинна відповідати напрузі акумулятора та інвертора. Контролер сонячного заряду регулює напругу та струм і запобігає перезарядці батарей.

12-вольтової сонячної панелі, що дає піковий вихід приблизно 18 вольт, буде достатньо для заряджання 12-вольтової батареї (при цьому регулятор заряду регулює напругу).

Інвертор перетворює енергію постійного струму (DC) у звичайну побутову напругу змінного струму (AC), від якої можна живити більшість побутових приладів. За допомогою підвищувального трансформатора змінний струм перетворюється на 220-240 вольт; як варіант, два інвертори можуть бути послідовно з’єднані для отримання 220-240 вольт.

Особисті вимоги

З огляду на те, що потреби у всіх різні, середнє споживання електроенергії за день є лише відправною точкою для визначення ваших конкретних потреб у сонячній енергії.

У прикладі, коли вам потрібно 30 000 Вт на день, з 5 годинами пікового сонячного сяйва, вам потрібно генерувати 6 000 Вт на годину.

Отже, в середньому для будинку, який споживає 30 000 Вт на день, знадобиться приблизно 25 250 Вт сонячних панелей або 17 370 Вт панелей.

Щоб зрозуміти, що вам потрібно з точки зору сонячних панелей, майте на увазі наступне:

  • Споживання енергії
  • Бюджет
  • Погода (деякі панелі працюють краще в спекотну або холодну погоду, ніж інші)
  • Площа даху
  • Ефективність сонячної енергії та термін служби сонячних панелей

Висновок

Ви повинні розуміти вихідну напругу сонячної панелі та контекст батареї та інвертора. Нарешті, змінний струм переходить до побутових приладів.

Вихідна напруга не повинна розглядатися ізольовано, оскільки вона безпосередньо пов’язана зі струмом і потужністю.

Співвідношення вихідної напруги сонячної панелі до потреби вашого будинку в електроенергії визначає, скільки сонячних панелей вам потрібно.

Чи був вам корисний наш блог? Потім перевірте:

  • 100 Вт сонячних панелей в амперах на годину
  • Розрахунок вихідної потужності сонячної панелі
  • Скільки коштують сонячні панелі для будинку площею 1500 квадратних футів
  • Який розмір сонячної панелі для зарядки 12в акумулятора
  • Як оцінюються сонячні панелі
  • Питання про сонячні панелі
  • Гнучкі сонячні панелі проти жорстких
  • Кращі портативні сонячні панелі
  • Перетворення енергії сонячних панелей
  • Плюси та мінуси сонячних панелей
  • Встановлення сонячних панелей на даху
  • Скільки часу потрібно для того, щоб сонячні панелі окупилися
  • Що можна живити за допомогою 100-ватної панелі Aolar
  • Як розрахувати батарею сонячної панелі та інвертор
  • Найкращі держави для сонячних панелей

Залишити відповідь