Солнечные модули описание

В этой статье мы публикуем подробное описание солнечных модулей.

Солнечные элементы ФЭП сделаны как правило на основе кремниевых пластин. Эти элементы и отвечают за выработку электроэнергии. Их толщина меньше 0,3 мм и это очень хрупкие создания. Кроме того, кремний материал, который с достаточно большой охотой соединяется с другими материалами и меняет свои свойства. Как полупроводник.

Для того чтобы набрать нужные электрические параметры модуля и защитить солнечные элементы от воздействия окружающей среды их соединяют последовательно, а затем инкапсулируют. Рассмотрим эти вопросы подробнее.

А. Соединение солнечных элементов.

Возьмем средний солнечный элемент. Он вырабатывает электрический ток в рабочей точке (точке максимальной мощности) следующего номинала.

Impp = 7,5 А

Vmpp = 0,65 В

Если соединить солнечные элементы последовательно, то напряжения от каждого из них складываются Vt=V1+V2, а сила тока будет равна силе тока одного элемента It=I1=I2 при условии, что эти элементы равны по характеристикам. Вот почему при производстве все солнечные элементы изменяют и классифицируют по параметрам (силе тока и напряжению в рабочей точке). Один солнечный модуль собирается из одного класса солнечных элементов.

При параллельном соединение солнечных элементов складываются силы тока каждого элемента It = I1+I2, а напряжение равно напряжению одного солнечного элемента Vt=V1=V2.

Можно соединить солнечные элементы последовательно и цепочки этих элементов уже параллельно подобрав нужные параметры модуля по силе тока I и напряжению V.

В стандартном модуле на 60 элементов все солнечные элементы соединены последовательно.

B. инкапсуляция.

Инкапсуляция — это заливка солнечных элементов в герметичную среду для предотвращения попадания влаги, грязи пыли к солнечным элементам. Для придания жесткости конструкции сверху помещают стекло снизу защитную пленку и окантовывают все это алюминиевой рамой.

На задней стороне модуля есть распаянная коробка для коммутации модулей с байпас диодами. И соединительные провода с разъёмами MC-4.

Процесс изготовления солнечного модуля заключается в создании такого слоеного пирожка как на рисунке из компонентов и помещения его в специальное устройство ламинатор. Где при температуре 170-220 градусов происходит расплавление инкапсулирующей пленки и ее адгезия со стеклом и задней подложкой.

Защитное закаленное стекло защищает модуль от влаги и твердых осадков в виде града. Обладает текстурированной поверхностью для лучшего собирания солнечного света и низким содержанием внутри железа. Это обеспечивает лучшее пропускание всего солнечного спектра к солнечным элементам.

Инкапсуляционная пленка. Используется много видов данных пленок, но самая распространённая из них EVA (винилацетат этилена). Требования обеспечить герметичность прозрачность и адгезию на протяжении всего гарантийного срока, а это 25 лет.

Задняя подложка. Самый распространенный материал это тедлар. Обеспечивает защиту задней поверхности как изоляционный материал и от механических повреждений влагостойкость при разных температурах.

Распаянная коробка. Коммутирует цепочки солнечных элементов через байпас диоды.

Зачем нужны байпас диоды.

При нормальной работе солнечного модуля они не нужны. Но в условия эксплуатации может возникнуть ситуация, когда часть модуля затенена. Падающая листва, тень от антенны или трубы, растения — все это причина частичной затененности модуля.

Вот цепочка солнечных элементов, работающих без затенения в нормальном режиме. На границах цепочки солнечных элементов разность потенциалов равна количеству солнечных элементов на величину напряжения, создаваемого одним элементом.

Затеним один солнечный элемент.

Мы видим, что на элементе С36 прекратилась генерация электричества и как следствие разница потенциалов равна 35 элементам, умноженным на величину напряжения, вырабатываемого одним элементом. Разница потенциалов приложена между 1 и 35 элементом. Те элемент 36 включается в обратном режиме как резистивный элемент ток по нему начинает течь в обратном направлении. Как на каждом резистивном элементе на нем начинает выделяться тепло. Что приводит к выходу из строя этого элемента и как следствие к повреждению модуля.

Для устранения данной проблемы используют обводные бай пасс диоды. Ток по нему начинает течь в обход части цепочки, в которую включен затененный элемент С36. Все остальные цепочки солнечных элементов работают в нормальном режиме. Мощность модуля падает на величину выключенной обойденной с помощью диода цепочки солнечных элементов.

Ниже приведены фотографии последствий перегрева солнечного элемента в модуле в том случае, когда байпас диоды не работали.

Хочется также сказать, что к каждому модулю прикладывается сертификат. Иногда он бывает в электронном виде, где записаны реальные значения измеренных параметров. В спецификации на модули можно также увидеть изменение вольт амперной характеристики в зависимости от освещённости и окружающей температуры. Также температурные коэффициенты позволяющие рассчитать поведение модуля при разных температурах.