Солнечные батареи поглощают солнечный свет как источник энергии для выработки электричества илитепла .
Фотогальванический модуль (PV) представляет собой упакованный, соединить сборку , как правило , 6×10 фотоэлектрических солнечных элементов . Фотовольтаические модули составляют фотогальваническую решетку фотогальванической системы, которая генерирует и поставляет солнечное электричество в коммерческих и жилых помещениях. Каждый модуль рассчитан на выходную мощность постоянного тока в стандартных условиях испытаний (STC) и обычно составляет от 100 до 365 Вт (Вт) . Эффективность модуля определяет область модуля данной ту же номинальную мощность — эффективный модуль 230 Вт 8% будет иметь в два раза большую площадь эффективного модуля 230 Вт на 16%. Есть несколько коммерчески доступных солнечных модулей, которые превышают эффективность на 22% и, как сообщается, также превышает 24%. Один солнечный модуль может производить только ограниченное количество энергии;большинство установок содержат несколько модулей. Фотоэлектрическая система обычно включает в себя массив фотоэлектрических модулей, инвертор , аккумуляторную батарею для хранения, соединительную проводку и, возможно, солнечный механизм слежения .
Наиболее распространенным применением солнечных панелей являются солнечные системы нагрева воды.
Цена солнечной энергии продолжает падать, так что во многих странах она дешевле, чем обычноеэлектричество из ископаемого топлива из сетки (есть « паритет сетки »).
солнечные панели дешево купить используют световую энергию ( фотоны ) от Солнца для генерации электричества черезфотогальванический эффект . Большинство модулей используют кристаллические кремниевые ячейки на основепластин или тонкопленочные ячейки . Конструктивный ( несущий нагрузку ) элемент модуля может быть либо верхним, либо задним слоем. Клетки также должны быть защищены от механических повреждений и влаги.Большинство модулей являются жесткими, но доступны полугибкие, основанные на тонкопленочных ячейках. Клетки должны подключаться электрически последовательно, один к другому. Внешне большинство фотоэлектрических модулей используют тип разъемов MC4 для облегчения подключения к остальной части системы.
Модули электрических соединений производятся последовательно для достижения желаемого выходного напряжения или параллельно, чтобы обеспечить требуемую возможность тока. Проводящие провода, которые снимают ток с модулей, могут содержать серебро, медь или другие немагнитные проводящие переходные металлы.Байпасные диоды могут быть встроены или использованы снаружи, в случае частичного затенения модулей, чтобы максимизировать выходной сигнал модулей, все еще освещенных.
Некоторые специальные солнечные фотоэлектрические модули включают концентраторы, в которых свет фокусируется линзами или зеркалами на более мелкие ячейки. Это позволяет экономичным образом использовать клетки с высокой стоимостью на единицу площади (например, арсенид галлия ).
В зависимости от конструкции фотогальванические модули могут производить электричество из диапазона частот света , но обычно не могут покрывать весь солнечный диапазон (в частности,ультрафиолетовый , инфракрасный и низкочастотный или рассеянный свет). Следовательно, значительная часть энергии солнечного излучения падает впустую солнечными модулями, и при освещении монохроматическим светом они могут давать гораздо более высокую эффективность .Поэтому другой концепцией дизайна является разделение света на разные диапазоны длин волн и направление лучей на разные ячейки, настроенные на эти диапазоны. Это, по прогнозам, способно повысить эффективность на 50%. Ученые из Spectrolab, дочерней компанииBoeing , сообщили о разработке многосоставных солнечных элементов с эффективностью более 40%, новым мировым рекордом для солнечных фотоэлектрических элементов. Ученые Spectrolab также прогнозируют, что солнечные элементы концентратора могут достичь эффективности более 45% или даже 50% в будущем, при этом теоретическая эффективность составляет около 58% в клетках с более чем тремя соединениями.
В настоящее время наилучшим образом достигнутый коэффициент преобразования солнечного света (эффективность солнечного модуля) составляет около 21,5% в новых коммерческих продуктах , как правило, ниже, чем эффективность их клеток в изоляции. Наиболее эффективные массовые солнечные модули имеют значения плотности мощности до 175 Вт / м 2 (16,22 Вт / фут 2 ). Исследование Имперского колледжа в Лондоне показало, что эффективность солнечной панели может быть улучшена путем изучения светопринимающей поверхности полупроводника алюминиевыми наноцилиндрами, подобными гребням на блоках Lego . Затем рассеянный светпроходит по более длинному пути в полупроводнике, что означает, что больше фотонов можно поглощать и преобразовывать в ток. Хотя эти наноцилиндры использовались ранее (алюминию предшествовали золото и серебро ), рассеяние света происходило в ближней инфракрасной области, и видимый свет сильно поглощался. Было обнаружено, что алюминий поглотил ультрафиолетовую часть спектра, в то время как видимая и ближняя инфракрасная части спектра оказались рассеянными по поверхности алюминия. Это, по мнению исследователей, может значительно снизить стоимость и повысить эффективность, поскольку алюминий является более распространенным и менее дорогостоящим, чем золото и серебро. Исследование также отметило, что увеличение тока делает более тонкие пленочные солнечные панели технически осуществимыми без «компрометации эффективности преобразования энергии, что снижает потребление материалов».
Эффективность солнечной панели может быть рассчитана по величине MPP (максимальной мощности) солнечных панелейСолнечные инверторы преобразуют мощность постоянного тока в переменную мощность, выполняя процесс MPPT: солнечный инвертор выдает выходную мощность (IV-кривую) из солнечного элемента и применяет правильное сопротивление (нагрузку) к солнечным элементам для получения максимальной мощности.MPP (максимальная потребляемая мощность) панели солнечных батарей состоит из напряжения MPP (V mpp) и тока MPP (I mpp): это емкость панели солнечных батарей, и более высокое значение может повысить MPP.
Микроинвертированные солнечные панели подключаются параллельно , что дает больше выходных данных, чем обычные панели, которыепоследовательно соединены с выходом серии, определяемой самой низкой панелью (это известно как «световой эффект Рождества»). Микроинверторы работают независимо друг от друга, поэтому каждая панель обеспечивает максимально возможный выход, учитывая доступный солнечный свет.