Рис.6.27. Теневой эффект для последовательного ряда модулей
Для устранения недостатка, связанного с теневым эффектом, длинную последовательную цепь делят на несколько коротких участков при помощи обходных диодов (рис.6.28). Таким образом, затенённая область не обтекается током, а снижение суммарного напряжения последовательной цепи вызывает пропорциональное снижение выходного тока. В результате теряется не вся мощность последовательной цепи, а только её часть. Некоторые современные солнечные панели выпускаются с уже установленными обходными диодами.
Рис.6.28. Схема подключения обходных диодов в последовательный ряд модулей
Максимальное падение напряжения на контактах открытой цепи модулей составляет примерно 15 В, а максимальный ток через модуль - около 1,5 А. Если один из элементов выйдет из строя или поверхность устройства будет неравномерно освещена вследствие различной степени концентрации света или наличия тени, тогда фотоэлемент будет работать в режиме диода с прямым или обратным смещением и при этом будет перегреваться. Для предотвращения лавинного пробоя параллельно каждой серии цепочек фотоэлементов необходимо устанавливать шунтирующие диоды. При правильной эксплуатации безаварийная работа промышленных солнечных элементов будет достаточно длительной, не менее 20 лет.
Влияние температуры на выходные параметры солнечного модуля. С ростом температуры ток короткого замыкания увеличивается, а напряжение холостого хода уменьшается (Рис.6.29). Количественно влияние температуры на значение выдаваемой мощности можно оценить, исследуя по отдельности зависимости от температуры тока и напряжения. Положим, I○ и U○ – ток короткого замыкания и напряжение холостого при температуре Т, а α и β – их соответствующие температурные коэффициенты. При увеличении температуры на величину ∆Т, получим [6]:
(6.6)
Рис.6.29. Влияние температуры на вольтамперную характеристику модуля
С изменением выходных значений тока и напряжения в той же пропорции, что и ток короткого замыкания, и напряжение холостого хода соответственно, получаемая на выходе мощность будет равна:
. (6.7)
Преобразуя данное выражение и пренебрегая членом при (∆Т)2 получим:
.
(6.8)
Как правило, для одиночной кремневой ячейки α = 500 µu на ºС, а β = 5 mu на ºС. Подставив эти значения в (4.8) получим:
. (6.9)
Рис.6.30. Влияние температуры на энергетическую характеристику модуля
Это выражение показывает, что при увеличении рабочей температуры ячейки на 1ºС приводит к снижению выдаваемой мощности на 0,45%. Так как увеличение тока много меньше уменьшения напряжения, следовательно при больших температурах ячейка генерирует меньшую мощность.
Энергетическая характеристика ячейки для двух различных температур показана на рисунке 6.30. Как видно из этих характеристик доступная мощность на выходе больше при более низкой температуре. Таким образом, более низкая температура, фактически, более выгодна для работы фотоэлектрической ячейки. Однако максимальная мощность с изменением температуры достигается при различных значениях напряжения, поэтому фотоэлектрическая система должна оснащаться таким регулятором напряжения, который бы увеличивал выходное напряжение до значения V2, для фиксации Pmax2 при более низкой температуре, и снижал до величины V1, для фиксации Pmax1 при более высокой температуре.
Влияние погодных условий на величину генерируемой мощности модуля. При небольшой облачности солнечные панели могут выдавать до 80 % от своей максимальной мощности. Даже в чрезвычайно пасмурный день мощность на выходе может составить до 30 % от максимального значения. Снег на панелях не скапливается, потому что они, как правило, поворачиваются за солнцем. Если снег всё же накопился, то он, обычно, быстро растаивает. По механической прочности солнечные панели могут выдерживать град размером с мяч в диаметре до 5 сантиметров.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.