Основная область применения солнечных батарей связывается с осветительными системами, системами водоснабжения, удалёнными станциями радиосвязи, маяками, дорожными знаками и космическими аппаратами.
Рис. 6.19. Схемы устройств типичных промышленных кремниевых солнечных элементов: элемент (а), модуль из 33 элементов (б) и батарея (в): 1 - лицевой контакт; 2 - тыльный
Батарея солнечных элементов обычно представляет собой комбинацию соединённых параллельно модулей. Солнечная ячейка, описанная выше – основной стандартный блок фотоэлектрической системы. Как правило, размер такой ячейки несколько квадратных миллиметров, а снимаемая мощность около одного вата. Для получения большей мощности несколько таких ячеек связывают в последовательно–параллельные схемы и размещают на панели (модуле) размером несколько квадратных дециметров (рис. 6.19). Солнечные батареи или панели представляют собой группы из нескольких модулей, электрически связанных в последовательно–параллельные комбинации, для получения требуемых мощности и напряжения. Солнечные панели могут быть уложены в различные каркасы. При установке на крышу, панель находится в каркасе, который может быть положен непосредственно на крышу. В недавно разработанной аморфной кремниевой технологии, солнечные панели выполнены в виде черепицы, которая может заменить традиционную черепицу для крыши.
6.3.2. Эквивалентная электрическая схема замещения
Физические основы работы фотоэлектрической ячейки могут быть представлены эквивалентной электрической схемой, показанной на рис.6.20. Параметры схемы описаны ниже.
Рис.6.20. Эквивалентная схема замещения фотоэлектрического модуля
Конечный выходной ток Iскладывается из тока сгенерированного световым потоком IL, за минусом небольшого диодного тока Id и тока утечки Ish. Сопротивление RS представляет собой внутреннее сопротивление ячейки текущему току, и зависит от глубины p–n перехода, примесей и сопротивления контактов. Сопротивление шунта Rsh обратно пропорционально току утечки в землю. В идеальной фотоэлектрической ячейке, RS = 0 (нет потерь), и Rsh = ∞ (нет утечки в землю). Обычно для кремниевой ячейки высокого качества размером 1 дюйм2 RS = 0,5 – 1,0 Ом и Rsh = 200 – 300 Ом. Эффективность фотоэлектрического преобразования чувствительна к небольшим изменениям сопротивления RS, но не чувствительна к изменениям сопротивления Rsh. Незначительное увеличение RS может значительно уменьшить выдаваемую мощность и напряжение.
В эквивалентной схеме, ток нагрузки равен сумме тока сгенерированного световым потоком IL за минусом небольшого диодного тока Id и тока утечки в землю Ish. Напряжение холостого хода VOC:
,
(6.1)
Диодный ток определяется выражением [6]:
, (6.2)
где ID – ток насыщения диода;
Q – заряд электрона = 1,6 • 10-19 Кл;
A – постоянная сглаженного графика модуля;
К – постоянная Больцмана = 1,38 • 10-23 Дж/К;
Т – температура 
.
Таким образом, выражение для определения тока нагрузки имеет вид:
(6.3)
Последний член в выражении (4.3), ток утечки в землю, в существующих ячейках, имеет небольшое значение относительно значений первых двух членов, и им пренебрегают. Таким образом, ток насыщения диода может быть определён экспериментально, для этого измеряют напряжение холостого хода в темноте и замеряют световой поток, входящий в ячейку. Этот ток часто называют тёмным током или обратным током насыщения диода.
6.3.3. Напряжение холостого хода и ток короткого замыкания
Двумя самыми важными параметрами для описания электрической работы ячейки являются напряжение холостого хода VOC и ток короткого замыкания ISC. Ток кроткого замыкания измеряется при замкнутых накоротко выходных контактах и максимально возможном освещении, при этом пренебрегают небольшим диодным током и током утечки в землю. Поэтому можно говорить о том, что ток короткого замыкания равен полному току сгенерированному световым потоком IL.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.