Solarni Panel

solarni paneli na krovuSnaga pojedinačne solarne ćelije je mala (do1 ili 2 Wp), pa se kao takva ne bi mogla šire upotrebljavati. Zbog toga se PV ćelije mehanički i električno vezuju u veće celine koje se nazivaju solarni modul ili solarni panel (skup jednog ili više električno povezanih modula). U cilju dobijanja što većih snaga, moduli se po istom principu vezuju u tzv. fotonaponske panele, a potom u polja solarnih panela, čije snaga može biti i nekoliko desetina MW. Dakle, solarni panel predstavlja polje međusobno povezanih ćelija od 30-36 serijski ili paralelno vezanih. Kada zračenje Sunca dospe na površinu solarne ćelije prizvodi se napon od oko 0.5V, tako da je ukupan napon PV modula od 15-18V.

Ako dva 40Wp fotonaponska panela, koja daju napon 16V i struju 2.5A, povežemo paralelno (slika 1a) oni će davati napon 16V i struju 5A, a ako ih vežemo redno (slika 1b) davaće napon 32V i 2.5A. U oba slučaja snaga će biti ista 80W.


Znači, paralelnim vezivanjem panela povećava se struja celokupnog sistema, a rednim vezivanjem dobija se veći napon. Svaki solarni panel ima specificiranu vrednost snage (50Wp, 70Wp, 80Wp), što znači koliko snage može da preda potrošaču pri nominalnom zračenje od 1000W/m2. Ukupan iznos napona na izlazu sistema proporcionalan je broju serijski spojenih panela, dok je izlazna struja proporcionalna broju paralelno spojenih panela.

Paralelna i serijska veza solarnih ćelija

Slika 1. a) Paralelna, i b) serijska veza solarnih ćelija

Solarni paneli koriste solarnu energiju za proizvodnju električne energije putem fotonaponskog efekta u poluprovodnicima. Većina solarnih ćelija (osnovni sastavni deo solarnog panela) jeste od kristalnog, polikristalnog ili amorfnog silicijuma u vidu tankog filma (thin-film), potom u istoj thin-film tehnologiji se razvijaju i CaTe, organske solarne ćelije (tek je u povoju ova vrsta materijala). Samo da se naglasi da su to najčešće zastupljeni materijali ali da ih ima još.

Provodnici kojim se povezuju solarne ćelije u PV panelu ili modulu (drugi naziv za “solar panel) su legure srebra, bakar ili aluminijuma i moraju zadovoljiti stroge kriterijume male otpornosti i dobrog kontakta. Potom, solarne ćelije moraju biti povezane tako da čine električnu celinu, tj. za jedna za drugom drugom u setu (serijski), dok se na konačnim krajevima PV modula povezuju za osali deo solarnog postrojenja ili potrošača. Takođe, moraju biti zaštićeni od mehaničkih oštećenja i vlage! Većina solarnih panela su kruti, tj. od čvrstog materijala, dok za tanke-film ćelije važi da u zavisnosti od podloge na koju se nanosi poluprovodnički materijal može se postići i određena fleksibilnost. Danas su uspeli na papiru da razviju solarne ćelije. I, kao što je već spomenuto, električne veze među wafer-ima (pločice poluprovodnika na kome se “nalaze” ćelije) su ili serijske (kako bi se postigla željeni izlazni napon) ili paralelne (obezbeđivanje željenog intenziteta struje).

american solar panels

American solar panels

Posebne Schottky diode (http://en.wikipedia.org/wiki/Schottky_diode) su potrebne kako bi se izbeglo suprotan smer struje, u slučaju delomičnog ili ukupnog senčanja apsorpcione površine, ali i noću. Obrnuti smer struje smanjuje proizvedenu i distribuiranu električnu energiju, čime može dovesti do pregrijavanja solarnih ploča. Solarne ćelije postaju manje učinkovite pri višim temperaturama, bar kod mono i poli tipa, tako da se postavljaju solarni sistemi sa povećanom ventilacijom. Neki solarni paneli imaju koncentratore svetla, koji imaju ulogu da energija Sunca bude usmerena od strane fokusera niz manjih ćelija, ali ovo tehničko rešenje povećava faktor efikasnosti istih.

Zavisno o načinu praćanja Sunca i poluprovodničkog materijala, fotonaponski paneli mogu proizvesti struju iz širokog spektra talasne dužine, ali obično ne mogu pokriti čitav sunčev spektar, posebno u ultraljubičastoj i infracrvenoj oblasti spektra. Stoga, velik deo insolacije se ne “troši” u solarni panel. Zato se razvija koncept od više PN spojeva čime se deli spektar na različite talasne dužine, svaki pn spoj za svaki opseg. Ovom tehnikom se povećava efikasnost za 30-50% (zavisi od broja PN spojeva).

NASA Satelite Solar Panels

NASA Satelite Solar Panels

Trenutno najveća efikasnost postignuta u laboratoriji jeste oko 43%. Energetska gustina PV modula je definisana u smislu vrha grafika snage po jedinici površine, obično izražena u jedinicama W po metru kvadratnom (W/m2).
Njihove erformanse se ispituju pod standardnim uslovima testiranja (STC): solarno zračenje od 1.000 W / m², solarni spektar AM1.5G (videti „Standardi incidentnog solarnog zračenja)  i temperatura modula na 25 ° C. Električna svojstva su: nazivna-nominalna snaga (Pmax, mereno u W), napon otvorenog kola  (VOC, mjereno u V), struja kratkog spoja (ISC, mjereno u), maksimalni ili nazivne snage napona (VMPP), maksimalna ili nazivne snage struje (IMPP), vršna snaga, u kWp, i efikasnost η (%).

solar power car

Solar Power Car

Nominalni napon se odnosi na Pmax. Stvarni izlazni napon iz solarnog modula zavisi od količine svetla i ugla (videti Solarni Uglovi) pod kojim pada na prijemnu površinu, temperature i opterećenja-potrošača, tako da nikada nije jedan određeni napon koji se isporučuje. Nazivni napon omogućava korisnicima, na prvi pogled, lakše i sigurno usklađivanje kompatibilnosti sa električnim sistemom. Napon otvorenog kola, VOS je maksimalni napon za date spoljašnje uslove koji PV modul može proizvesti kada nije spojen na potrošač – bez struje kroz kolo. Vršna snaga, kWp, je maksimalna izlazna snaga dobijena pod standardnim slovima ispitivanja, te ne mora značiti i maksimalnu snagu koju može pružiti jedan solarni panel.

PV modul mora izdržati vrućinu, hladnoću, kišu (ceo je vakumski zatvoren) i mehaničke udare (na primer od grada) dugi niz godina: za kristalni, mono- i poli-silicijumski moduli (mada tu spadaju i GaAs-ni, i ostali) proizvođači nude garanciju da će električna proizvodnja za 10 godina biti na 90% nazivne snage, dok nakon 25 godina na 80%. Ostale tehnologije imaju veći vremenski pad efikasnosti.

Leipzig Germany

Leipzig Germany

Na kraju, kupovina solarnih panela razlikuje se po planiranoj instaliranoj snazi. Neka postrojenja imaju i po nekoliko stotina hiljada PV modula. Zato se i prilikom kupovine cene solarnih panela dele u tri kategorije: male količine u rasponu nekoliko kilovata, umjerene do 1MWp, i velike količine s pristupom na najniže cijene na tržištu (ovu klasifikaciju uzeti sa rezervom jer uslove prodaje određuje proizvođač zasebno). Dugoročno gledano, može se prognozirati smanjenje cena solarnih panela i povećanje ROI na ulaganje u solarnu energiju. Na primer, u 1998 procenjeno je da je tržišna vrednost po W bila oko 4,50 dolara, što je 33 puta niža od cene u 1970 od 150 $/Wp, trenutno je oko 0,87 – 2,0 $/Wp.Cena solarnih panela sve više smanjuje, a kao objašnjenja ovog posmatranja može poslužiti primer: ako je cena oko 1,5$/WP, to znači da za nominalnu snagu od 100Wp treba izdvojiti oko 150 dolara.


Оставите одговор

Ваша адреса е-поште неће бити објављена. Неопходна поља су означена *

Budimo ljudi - zaštita od neželjenih napada *