Солнечные панели состоят из фотоэлектрических элементов. Так как один солнечный элемент производит недостаточное количество электроэнергии для большинства применений, солнечные элементы собираются в солнечных батареях для того, чтобы производить больше электричества.Солнечные панели (также называемые фотоэлектрические или солнечные модули) производятся многих разных типов и размеров. Наиболее типичные - это кремниевые фотоэлектрические модули мощностью 40-160Wp (пиковый ватт, т.е. мощностью максимум в 40-160 Вт на ярком солнце), такой солнечный модуль имеет размер от 0,4 до 1,6 м2. Широкий типоразмерный ряд солнечных модулей имеется в продаже. Солнечные панели (PV panels) могут соединяться между собой в солнечные батареи (arrays) для того, чтобы получить наибольшую мощность (например, 2 модуля по 50 Wp, соединенных вместе, эквивалентны модулю мощностью в 100 Wp).
КПД у доступных в продаже модулей варьируется в пределах 5-15%. Это означает, что 5-15% от количества энергии, падающей на солнечный элемент, будет трансформироваться в электроэнергию. Исследовательские лаборатории во всем мире разрабатывают всё новые материалы для СЭ с более высоким КПД - до 30%. Стоимость производства также очень важна. Некоторые новые технологии (например, тонкопленочные), позволяют производить СЭ в больших масштабах, что значительно снизит стоимость элементов и модулей
Сколько прослужат солнечные батареи?
Солнечные батареи испытаны в полевых условиях на многих установках. Практика показала, что срок службы солнечных батарей свыше 20 лет. Фотоэлектрические станции, работающие в Европе и США около 25 лет, показали снижение мощности солнечных модулей примерно на 10%. Таким образом, можно говорить о реальном сроке службы солнечных монокристаллических модулей в 30 и более лет. Поликристаллические модули обычно работают до 20 и более лет. Модули из аморфного кремния, тонкопленочные или гибкие, имеют срок службы до 20 лет. Более того, тонкопленочные модули чаще всего теряют от 10 до 40% мощности за первые 2 года эксплуатации. Поэтому до 90% рынка фотоэлектрических модулей в настоящее время составляют кристаллические кремниевые модули.Прочие компоненты системы имеют разные сроки службы: аккумуляторные батареи имеют срок службы от 2 до 15 лет, а силовая электроника - от 5 до 20 лет.
Электрические характеристики солнечной батареи: вольт-амперная характеристика
Солнечный модуль будет работать при любой комбинации напряжения и тока, расположенным на его вольт-амперной характеристике (ВАХ). Однако в реальности модуль работает в одной точке в данное время. Эта точка выбирается не модулем, а электрическими характеристиками цепи, к которой этот модуль (или солнечная батарея) подключен.Напряжение, при котором ток равен 0, называется напряжением холостого хода (Voc). С другой стороны, ток, при котором напряжение равно 0, называется током короткого замыкания (Isc). В этих крайних точках вольт-амперной характеристики мощность модуля равна 0. На практике же система работает при комбинации тока и напряжения, при которых вырабатывается достаточная мощность. Лучше сочетание называется точкой максимальной мощности (ТММ, или MPP). Соответствующие напряжение и ток обозначаются как Vp (номинальное напряжение) и Ip (номинальный ток). Именно для этой точки определяются номинальная мощность и КПД солнечного модуля.
Можно найти все эти параметры - (Voc, Isc, MPP, Vp, Ip) - на шильдике или прилагаемых к модулю характеристиках (заметьте, что Vp и Ip также называются номинальными значениями. Однако не ожидайте получить номинальную мощность от вашей солнечной батареи - почти невозможно, чтобы собранная система работала все время в точке максимальной мощности. Кроме изменений освещенности, на вырабатываемую мощность влияет и температура солнечной батареи - чем выше температура солнечной батареи, тем ниже ее мощность.