太阳能电池和模块。方案、说明

太阳能电池和模块。无线电电子电气工程百科全书

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从阳光中获取电力的方法早已为人所知。光电效应现象于1839年由E.贝克勒尔首次观察到。但直到1873年W.史密斯发现硒板受光照射时也出现类似效应，这一现象才受到重视。已经是二十世纪了。硅太阳能电池被发明，到50世纪XNUMX年代已达到高度完美。

基于单晶硅的太阳能电池的最简单设计如图1所示。在距 p 层硅晶片表面较浅的深度处，形成具有薄金属接触的 pn 结。

固体金属触点应用于板的背面。当太阳能电池被照亮时，吸收的光子会产生非平衡电子空穴对。 pn结附近的p层中产生的电子接近pn结并通过电场被带到n区。类似地，n 层中产生的多余空穴部分转移到 p 层。结果，n 层获得额外的负电荷，p 层获得正电荷。

半导体p层和n层之间的初始接触电位差减小，外部电路中出现电压。源极的负极对应于n层，正极对应于p层。

与其他电流源不同，太阳能电池的特性取决于落在表面的光量。例如，传入的云会使输出功率降低 50% 以上。另外，太阳能电池的参数存在差异，因此需要按照输出电流进行排序。

通过加载该元件，可以绘制输出功率对电压的依赖性（图 2）。峰值功率对应于 0,47 V 的电压。

因此，为了在相同条件下对太阳能电池进行比较，需要对它们进行负载，使输出电压为0,47 V。匹配的电池必须串联焊接以获得更高的电压，或并联焊接以获得更高的电压。当前的。您也可以使用串并联连接。

重要的一点是温度状况。当元件加热到 25°C 以上 0,002 度时，它会损失 3 V。为了进行比较，图 25 显示了温度为 60 和 60°C 时的电流-电压特性曲线族。在阳光明媚的日子里，元素的温度可达 70-10°C。这是太阳能电池效率下降的主要原因（通常为16-100%）。因此，尺寸为 100x1 毫米的元件可产生 1,6...XNUMX 瓦。

太阳能电池并联和串联的连接称为太阳能电池组件。当用于给标称电压为 12 V 的电池充电时，通常需要 36 个太阳能电池，这在充电器中提供 16 个……。

所有光伏系统都可以分为两种类型：自主型和连接到电网（后者向电网提供多余的电能）。该自主系统由一组放置在支撑结构上的太阳能电池组件、电池（蓄电池）、电池充放电控制器和连接电缆组成。如果消费者需要交流电压，则在该套件中添加直流电压到交流电压的逆变器转换器。

FES的计算包括：确定模块的标称功率、数量、连接方案、选择电池的类型和容量、逆变器和充放电控制器的功率。

消费者的力量体现在产品数据表中。逆变器功率必须根据用电总功率乘以1,25来选择。应该记住，一些用户在启动时消耗的功率是标称功率（电动机）的许多倍。

逆变器的标称功率范围为150、300、500、800、1500、2500、5000W。对于 1 kW 以上的功率，电站电压至少选择 48 V。

电池容量的测定。电池容量是从标准容量范围中选择的。而计算出的容量是用消费者的总功率除以电池电压和电池放电深度的乘积而得到的。例如，如果消费者的总功率为1000W，包括。每天，12V电池放电深度为50%，则计算出的容量为1000/(12x0,5)=167A.h。此计算是针对全天晴天的情况进行的。

确定总功率和太阳能电池组件的数量。气象表中给出了不同纬度和一年中不同月份的太阳辐射平均值。例如，在纬度为 50° 的情况下，当场地朝南且与地平线成 180° 角时，2 月份的太阳辐射值为 40 kWh/m180。这意味着 6 月份平均阳光照射时间为 1000 小时（每天 2 小时），强度为 XNUMX W/mXNUMX。

Pw 模块将在选定的时间段内产生以下数量的能量：

W = k Pw E/1000，

其中 E 是所选时间段的日照值； k 是一个系数，夏季等于 0,5，冬季等于 0,7（它考虑了阳光下元件加热的修正）。以组件功率1000W、E=180kWh/m2为例，90月发电量为XNUMXkWh。

根据这些数据，您可以计算出模块的总功率，并将其除以一个模块的功率，从而计算出模块的数量。

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