태양 전지 및 모듈. 구성표, 설명

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햇빛으로부터 전기를 생산하는 방법은 오랫동안 알려져 왔습니다. 광전 효과 현상은 1839년 E. Becquerel에 의해 처음으로 관찰되었습니다. 그러나 이 현상은 W. Smith가 셀레늄 판에 빛을 조사할 때 유사한 효과를 발견한 1873년까지 발견되지 않았습니다. 이미 50세기에 말이죠. 실리콘 태양전지가 발명되었는데, 이는 XNUMX년대에 이르러 높은 완성도에 이르렀습니다.

단결정 실리콘을 기반으로 한 태양전지의 가장 간단한 설계가 그림 1에 나와 있습니다. p층 실리콘 웨이퍼의 표면으로부터 얕은 깊이에 얇은 금속 접점을 갖는 pn 접합이 형성됩니다.

플레이트 뒷면에 연속적인 금속 접점이 적용됩니다. 태양전지에 빛을 비추면 흡수된 광자는 비평형 전자-정공 쌍을 생성합니다. pn 접합 근처의 p층에서 생성된 전자는 pn 접합에 접근하여 전기장에 의해 n 영역으로 운반됩니다. 마찬가지로, n층에서 생성된 과잉 정공은 부분적으로 p층으로 전달됩니다. 그 결과, n층은 추가로 음전하를 획득하고, p층은 양전하를 획득한다.

반도체의 p층과 n층 사이의 초기 접촉 전위차가 감소하고 외부 회로에 전압이 나타납니다. 소스의 음극은 n층에 해당하고 양극은 p층에 해당합니다.

다른 전류원과 달리 태양전지의 특성은 표면에 입사되는 빛의 양에 따라 달라집니다. 예를 들어 들어오는 클라우드는 전력 출력을 50% 이상 줄일 수 있습니다. 또한, 태양전지는 매개변수가 다양하므로 출력 전류에 따라 분류해야 합니다.

요소를 로드하면 출력 전력 대 전압의 그래프를 그릴 수 있습니다(그림 2). 피크 전력은 0,47V의 전압에 해당합니다.

따라서 동일한 조건에서 태양전지를 서로 비교하기 위해서는 출력전압이 0,47V가 되도록 로드해야 한다. 선택된 셀은 더 높은 전압을 얻기 위해 직렬로 납땜하거나, 더 높은 전압을 얻기 위해 병렬로 납땜해야 한다. 더 높은 전류. 직렬-병렬 연결도 사용할 수 있습니다.

중요한 점은 온도 체계입니다. 소자가 25°C 이상으로 0,002도 가열되면 3V가 손실됩니다. 비교를 위해 그림 25은 60°C와 60°C 온도에 대한 전류-전압 특성 곡선 계열을 보여줍니다. 밝고 화창한 날에는 요소의 온도가 70~10°C까지 올라갑니다. 이것이 태양전지의 효율이 떨어지는 주요 원인이다(보통 16~100%). 따라서 100x1mm 크기의 요소는 1,6~XNUMXW를 생성할 수 있습니다.

태양전지를 병렬, 직렬 스트링으로 연결한 것을 태양광 모듈이라고 합니다. 공칭 전압 12V로 배터리를 충전하는 데 사용되는 경우 일반적으로 36개의 태양광 전지가 필요하며 이는 16~17V를 제공합니다. 전체 배터리 충전 전압(14,4V)과 비교한 예비 전력이 필요합니다. 충전기의 손실을 보상하기 위해.

모든 태양광 발전 시스템은 자율형과 전기 네트워크에 연결된 유형(후자는 네트워크에 초과 전기 에너지를 공급함)의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 자율 시스템은 지지 구조물에 배치된 태양광 모듈 세트, 배터리, 배터리 충전-방전 컨트롤러 및 연결 케이블로 구성됩니다. 소비자가 교류 전압을 필요로 하는 경우 DC-AC 인버터 변환기가 이 키트에 추가됩니다.

FES 계산에는 모듈의 정격 전력 결정, 모듈 수, 연결 다이어그램, 배터리 유형 및 용량 선택, 인버터 전력 및 충방전 컨트롤러 전력이 포함됩니다.

소비자의 힘은 제품 데이터 시트에 표시되어 있습니다. 인버터 전력은 소비자의 총 전력에 1,25를 곱한 값을 기준으로 선택해야 합니다. 시동 시 일부 소비자는 정격 전력(전기 모터)보다 몇 배 더 많은 전력을 소비한다는 점을 명심해야 합니다.

인버터의 공칭 범위는 150, 300, 500, 800, 1500, 2500, 5000W입니다. 1kW 이상의 전력의 경우 스테이션 전압은 최소 48V로 선택됩니다.

배터리 용량 결정. 배터리 용량은 표준 용량 범위에서 선택됩니다. 그리고 계산된 용량은 소비자의 총 전력을 배터리 전압과 배터리 방전 깊이의 곱으로 나누어 구합니다. 예를 들어, 소비자의 총 전력이 1000W인 경우 하루에 12V 배터리의 방전 깊이가 50%인 경우 계산된 용량은 1000/(12x0,5) = 167Ah가 됩니다. 이 계산은 모든 날이 맑은 날의 조건에 대해 이루어졌습니다.

총 전력 및 태양광 모듈 수 결정. 다양한 위도와 연중 다양한 달에 대한 태양 복사의 평균값은 기상표에 나와 있습니다. 예를 들어, 위도 50°의 경우, 해당 부지가 수평선에 대해 180° 각도로 남쪽을 향할 때 2월의 일사량 값은 40kWh/m180입니다. 이는 평균적으로 6월의 태양이 1000W/m2의 강도로 XNUMX시간(하루 XNUMX시간) 동안 빛난다는 것을 의미합니다.

전력 Pw가 있는 모듈은 선택한 기간 동안 다음과 같은 양의 에너지를 생성합니다.

W = k Pw E/1000,

여기서 E는 선택한 기간의 일사량 값입니다. k는 여름에는 0,5, 겨울에는 0,7과 같은 계수입니다 (태양의 요소 가열에 대한 보정을 고려합니다). 예를 들어, 1000월에 모듈 전력이 180W이고 E = 2kWh/m90인 경우 XNUMXkWh의 전기를 생성합니다.

이 데이터를 바탕으로 모듈의 총 전력을 계산하고 이를 하나의 모듈 전력으로 나누어 모듈 수를 계산할 수 있습니다.

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