Înțelegerea principiilor panourilor solare este extrem de importantă în proiectarea și funcționarea centralelor electrice. În acest articol, vom sublinia câteva dintre fundamentele fizice ale lucrării celulelor solare, precum și caracteristicile de proiectare ale celulelor solare.
Dispozitivul bateriei solare
Luați în considerare dispozitivul bateriei solare. O celulă fotovoltaică este o heterostructură semiconductoare care are o joncțiune p-n care are loc la interfața dintre două plăci semiconductoare p și n, respectiv, cu "gaură" și conductivitate electronică. Contactele electrice sunt plasate pe suprafețele din față și din spate ale celulei. Când lumina cade pe celula solară, fotonii "scot" electroni din rețeaua cristalină, formând astfel o pereche de electroni. Suporturile suplimentare de încărcare se deplasează liber sub acțiunea câmpului electric al joncțiunii pn. Astfel, pe electrozii celulei solare apare o forță electromotoare (EMF).
Cel mai simplu circuit echivalent al unei celule fotoelectrice este după cum urmează:
Figura 1. Schema echivalentă a celulei solare.
Aici Rn este rezistența seriei celulei solare, Rm este rezistența de șuntare a celulei solare.
Puterea întregii baterii solare este compusă din puterea celulelor solare care intră în ea, care pot fi conectate în serie sau în paralel. Introducem notația: I - curentul maxim al unui singur element, U - tensiune element separat NPS - numărul de celule în serie, Npr - numărul de elemente legate în paralel, Ib - curentul maxim al bateriei solare, Ub - tensiunea bateriei solare.
Când celulele solare sunt conectate în serie, avem: Ub = U * Nnc, Ib = I.
Fig. 2 Conectarea secvențială a celulelor solare.
Cu o conexiune paralelă: Ub = U, Ib = I * Npr
Figura 3 Conectarea paralelă a celulelor solare.
Ghidat de acest principiu, puteți calcula curentul maxim și tensiunea pentru orice sistem de celule solare
Să dăm un exemplu. Celulele sunt conectate în trei cascade de câte 2 bucăți, așa cum se arată în figura 4
Fig.4 Diagrama de conectare a celulelor solare în trei cascade.
Pentru un sistem dat, avem: Ub = 2U, Ib = 3I.
Rolul diodelor în circuitul panoului solar
De regulă, într-o baterie solară, toate elementele sunt conectate în serie, ca urmare a faptului că apare problema așa numită "problemă la fața locului". Luați în considerare panourile solare. constând dintr-un număr mare de elemente conectate în serie. Sarcina R este conectată la baterie. (Figura 5)
Fig. 5 Schema panoului solar de la un număr mare de elemente și sub sarcină
Să presupunem că una dintre celulele solare este umbrită. Rezistența celulei umbrită este mult mai mare decât rezistența la sarcină, prin urmare, aproape toată energia bateriei solare va fi eliberată pe ea, ca urmare a faptului că celula se poate supraîncălzi și eșua.
Pentru a combate acest fenomen, o diodă de șunt Rm trebuie să fie conectată paralel cu fiecare celulă, așa cum se arată în Fig. 6.
Fig. 6 Diagrama unei baterii solare cu diode de șunt.
Ca urmare, atunci când celula solară este iluminată, dioda de manevră se află sub tensiune directă de polarizare a celulei solare în sine și nu trece curent. Atunci când elementul este umbrit, adică, tensiunea acestuia este mai mică decât scăderea de tensiune pe el atunci când curentul generat de celulele rămase din circuitul curge, dioda de șunt este "deschisă" de tensiunea de polarizare inversă.
În viața reală, nu toate celulele solare sunt evitate prin diode (acest lucru este prea complicat și scump), ci grupuri de elemente dintr-o baterie solară. De exemplu, o baterie de 72 de celule 125 * 125mm, are de obicei trei diode de manevră în compoziția sa.
În cadrul acestui articol am abordat principiile fizice de bază ale sistemelor fotovoltaice solare. Tema este prezentată mai detaliat în monografia lui G. Rauschenbach. Carnet de referință privind proiectarea bateriilor solare: Per. cu engleza. - M. Energoatomizdat, 1983.
Ați putea fi, de asemenea, interesat de alte articole ..
Articole similare
-
Calibrați bateriile dispozitivelor Android și iOS sau cum să reanimați bateria
-
Cum de a alege un controler de încărcare pentru panourile solare
Trimiteți-le prietenilor: