Возобновляемый источник энергии — солнечная энергия от Гелиос Хаус

Опубликовано 19 марта 2014

Понимание принципов работы солнечных панелей крайне важно при проектировании и эксплуатации электростанций. В этой статье мы изложим некоторые физические основы работы солнечных ячеек, а также особенности конструкции солнечных батарей. 

Устройство солнечной батареи

Рассмотрим устройство солнечной батареи. Фотоэлектрическая ячейка является полупроводниковой гетероструктурой, имеющей один p-n переход, который возникает на границе раздела двух полупроводниковых пластин p и n типа, соответственно, с «дырочной» и электронной проводимостью. На переднюю и заднюю поверхность ячейки нанесены электрические контакты. При падении света на солнечный элемент фотоны «выбивают» электроны из кристаллической решетки, образуя таким образом электронно- дырочную пару. Далее носители заряда свободно движутся под действием электрического поля p-n перехода. Таким образом, на обкладках солнечной ячейки появляется электро-движущая сила (ЭДС).

 Простейшая эквивалентная схема фотоэлектрической ячейки выглядит следующим образом:

                                                    

Рис.1 Эквивалентная схема солнечной ячейки.

Здесь Rп – последовательное  сопротивление солнечного элемента, Rш – шунтовое сопротивление солнечного элемента.

Мощность всей солнечной батареи складывается из мощности входящих в нее солнечных элементов, которые могут быть соединены последовательно или параллельно. Введем обозначения: I – максимальный ток отдельного элемента, U – напряжение отдельного элемента, Nпс – число последовательно соединенных элементов, Nпр – число параллельно соединенных элементов, Iб – максимальный ток солнечной батареи, Uб – напряжение солнечной батареи.

При последовательном соединении солнечных ячеек имеем: Uб=U* Nпс, Iб=I.

                                      

Рис.2 Последовательное соединение солнечных элементов.

При параллельном соединении: Uб=U, Iб=I* Nпр

                                                      

Рис.3 Параллельное соединение солнечных элементов.

Руководствуясь данным принципом можно рассчитать максимальный ток и напряжение для любой системы солнечных элементов

Приведем пример. Ячейки соединены в три каскада по 2 штуки, как показано на Рис.4

                                                        

Рис.4 Схема соединения солнечных ячеек  в три каскада.

Для данной системы имеем: Uб=2U, Iб=3I.

Роль диодов в схеме солнечной панели

Как правило, в солнечной батареи все элементы соединены последовательно, вследствие чего возникает так называемая проблема «темного пятна». Рассмотрим солнечные панели, состоящие из большого числа элементов, соединенных последовательно. К батарее подключена нагрузка Rн. (Рис. 5)

                                                

Рис. 5 Схема солнечной панели из большого числа элементов и под нагрузкой

Предположим, один из солнечных элементов затенен. Сопротивление затененной ячейки намного больше сопротивления нагрузки, следовательно, на ней выделится почти вся энергия солнечной батареи, вследствие чего ячейка может перегреться и выйти из строя. 

Для борьбы с таким явлением параллельно каждой ячейке нужно включить шунтирующий диод Rш, как показано на Рис. 6.

                                                

Рис. 6 Схема солнечной батареи с шунтирующими диодами.

В результате, когда солнечный элемент освещен, шунтирующий диод находится под прямым напряжением смещения самого солнечного элемента и ток не пропускает. Когда элемент затенен, то есть его напряжение меньше падения напряжения на нем при протекании тока, создаваемого остальными ячейками в цепи, шунтирующий диод «открыт» обратным напряжением смещения.

В реальной жизни диодами шунтируется не каждый солнечный элемент (это слишком сложно и дорого), а группы элементов в солнечной батарее. Например, батарея из 72 ячеек 125*125мм, обычно имеет в своем составе три шунтирующих диода.

В рамках данной статье, мы затронули основные физические принципы работы солнечных фотоэлектрических систем. Более подробно тема изложена в монографии Г. Раушенбах. Справочник по проектированию солнечных батарей: пер. с англ. – М.:  энергоатомиздат, 1983.

Е.А. Коблучко

Вам также могут быть интересны другие статьи..

Устройство солнечной батареи

Что такое мобильные солнечные системы?

Особенности и виды солнечных электростанций

Вернуться к списку статей…

Солнечная батарея из диодов своими руками

Сделать настоящую солнечную батарею в домашних условиях практически невозможно. Для это нужно не только заводское специализированное оборудование, но специальные химические вещества, которые так просто не найдешь.
Но если вам вдруг очень приспичит, то можно построить маломощную солнечную батарею из диодов.

Я построю солнечную панель, которая будет давать два вольта напряжения и ток пол ампера. Подключив такую солнечную батарею к повышающему преобразователю, при ярком солнце, вполне реально зарядить сотовый телефон. Для этого мне понадобиться 100 кремниевых диодов в стеклянном корпусе. У меня под рукой была как раз сотня диодов.

Я взял упаковки с диодами.


И не вытаскивая из ленты начал лудить вывода контактов.


Затем, начал соединять параллельно в групп по 11 штук. А уже эти группы соединил последовательно.



В итоге получилось вот что:

Далее, супер клеем приклеил эти «рельсы» к деревянной подложке.
[cent[h4][/h4]er][/center]
Сверку накрываю, предварительно вырезанным, тонки оргстеклом. И закрепляю саморезами.

Вот и все. Полчаса ушло на все про все.

Испытания солнечной батареи

Подключаю мультиметр к выходу и направляю панель на солнце.

Получилось – «1,7»

Закрываю рукой – напряжение сразу падает.
Ещё поиграл и получилось почти два вольта.

Самодельная солнечная батарея вполне работоспособна.
Видео сборки

Солнечная батарея своими руками из диодов

 

Все человечество сегодня стремится использовать экологические технологии, которые позволяют экономить ресурсы. А что может быть экологичнее и экономнее, чем солнечная энергия? Пока солнце будет светить, его энергию можно и нужно использовать в своих целях. Но для этого необходим специальный улавливатель — солнечная панель или иначе — батарея.

Несмотря на то, что эта технология неновая, она все равно остается дорогостоящей. Поэтому многие умельцы предпочитают собирать такие устройства своими руками. Наиболее простой способ приобщиться к бесплатной энергии солнца, это собрать прибор из диодов. О том, как собрать это чудо инженерной мысли в домашних условиях, расскажет сегодняшняя статья.

Что за устройство такое?

Перед тем, как приступать к сборке солнечной батареи своими руками, необходимо выяснить, что же это такое.
Солнечная батарея представляет собой специальную фотопластину, которая в результате воздействия на нее солнечного света может изменять свою проводимость. Это процесс происходит с выделением электрической энергии.

Обратите внимание! Преобразование солнечного света в нужный вид энергии на сегодняшний день является самым перспективным путем развития в энергетическом плане.

Классический вид заводской солнечной батареи

И такое приобретение станет совсем не лишним в квартире или доме. А ее изготовление своими руками в домашних условиях несет некоторые плюсы. Так, можно сэкономить на покупке производственной модели. И, конечно же, получить определенное моральное удовлетворение, которое всегда приходит, если сделать хорошую вещь своими руками.
Но с другой стороны, в случае самостоятельной сборки всегда имеется один недостаток — отсутствие гарантий качества и работоспособности. Конечно, если вы мастер на все руки и постоянно паяете дома электроприборы, то у вас все получится по высшему разряду, а вот у новичка не столь радужные перспективы. Поэтому решайте сами, выгодно ли делать солнечную панель своими руками или ее проще все-таки купить в специализированном магазине.
Решившись собрать подобное устройство диодного вида, необходимо знать принцип его работы. Солнечная батарея из диодов в своей основе может содержать два типа элементов:

• светодиоды;
• старые диоды.

Диод содержит в себе полупроводниковый кристалл с p-n-зоной. При воздействии на элемент солнечного света в области p-n-зоны начинает наблюдаться движение электронов, которые формируют собой направленный поток. В результате получается фототок. Благодаря такому принципу работы становится возможны сборка солнечной батареи своими руками из диодов.
Но здесь необходимо помнить, что вырабатываемое диодом напряжение будет очень маленьким (к примеру, около 0,5 В для диодов вида КД). При этом сила тока не будет превышать 7 мА. А вот для белого светодиода ток потребления может достигать до 20 мА. В результате, чтобы получить относительно нормальную мощность батареи нужно довольно много диодов.

Первый вариант сборки

Светодиод

Как уже стало понятно, на сегодняшний день солнечная панель домашними умельцами может изготавливаться в двух вариантах: из светодиодов и старых диодов.
Рассмотрим первый вариант, когда в качестве главного элемента будет выступать обычный светодиод.

Современные светодиоды могут широко применяться для самостоятельной сборки мини-солнечной батареи. У них принцип функционирования почти аналогичен обычным диодам. От последних светодиод отличается наличием специального корпуса. Он выступает в роли линзы, с помощью которой происходит фокусирование солнечных лучей на проводящем кристалле.

Обратите внимание! За счет наличия этой линзы вырабатываемое напряжение здесь будет несколько выше, чем у стандартных диодных элементов.

При этом нужно помнить, что вырабатываемое напряжение зависит от типа свечения светодиода:

 

• для красно-прозрачного элемента данный показатель будет равен примерно 1,3 В;
• для зеленого – 1,5 В;
• для инфракрасного – 0,9 В.

Установка элементов может производиться на плотном картоне или текстолитовой подложке. Собрав батарею из 100 светодиодов, можно получить силу тока примерно в 0,5 мА.
Процесс сборки происходит следующим образом:

Готовая батарея

• избавляем элементы от корпуса. Для этого можно использовать самые разнообразные подручные средства (молоток, долото и т.д.). Снимать корпус следует аккуратно, что избежать повреждения кристалла;

Обратите внимание! Корпус на светодиоде можно вообще не снимать.

• в качестве платы будем использовать картон. В нем проделываем небольшие отверстия. Отверстия делаем не как заблагорассудится, для этого используется схема. Выбирая схему, берите во внимание тот факт, что при последовательном соединении элементов их напряжение будет суммироваться, а при параллельном – суммироваться сила тока. Самый больший эффект будет при сочетании обеих схем подсоединения;
• в проделанные отверстия вставляем светодиоды и соединяем их между собой по выбранной схеме.

Все, батарея готова. Вам останется только проверить ее показатели с помощью регистрирующего прибора. Не ожидайте увидеть внушительные цифры. Зачастую при такой сборке аппарат будет выдавать ток в 0,3 мА.
По сути, кроме чисто «спортивного» интереса здесь мало чего можно добиться. Вы потратите деньги, время и силы, а получите минимальный результат. Еще одним минусом такого устройства будет большая площадь размещения диодных элементов.

Свечение панели

Поскольку для создания солнечной батареи использовались светодиоды, то они будут светиться. Самопроизвольное свечение таких элементов является еще одним минусом идеи использовать светодиоды для создания панели с целью преобразования электрического тока из солнечной энергии.
Такой эффект обусловлен тем, что часть элементов схемы станет генерировать электроэнергию. А вот другая их часть будет ее потреблять.
Обратите внимание! Убрать эффект свечения у светодиодной солнечной батареи невозможно.
Сюда же, к минусам конструкции, можно добавить и тот факт, что панель будет вырабатывать электроэнергию только под прямыми солнечными лучами. Если на небе будет хотя бы одно облачко или просто пасмурный день, то на выходе напряжение будет равно нулю.

Второй вариант

Старый диод

Другим вариантом сборки солнечной батареи будет использование старых диодов. Принцип их работы такой же, как и у современных элементов электросхем подобного плана.

В данном случае изготовление панели осуществляется следующим образом:

• открываем корпус диода, чтобы на его кристалл могли попадать солнечные лучи;
• верхнюю часть корпуса необходимо просто срезать. При этом нижнюю часть следует нагреть с помощью включенной газовой плиты. Держать элемент над огнем нужно не более 20 секунд;
• после того, как припой расплавился, можно без проблем извлечь кристалл. Для этого используем пинцет;
• вытащенные кристаллы следует припаять к плате. Схема приведена ниже. Она может отличаться в зависимости от нужных конечных параметров.

Схема установки

Чтобы получить 2-4 В, необходимо смонтировать 5 блоков, состоящих из 4-5 спаянных последовательно кристаллов. В результате вы получите требуемое напряжение при нужной силе тока. Параллельное подключение принесет меньшую силу тока. Такая собранная своими руками солнечная панель может использоваться для питания светодиодного устройства небольшого размера.

Заключение

Из диодов, конечно же, сложно собрать мощную панель для улавливания солнечного света. Ведь даже в своем самом лучшем исполнении (старые диоды) такое устройство будет малоэффективным и от него максимум можно будет запитать небольшой светодиодный прибор. Поэтому если вы не электротехник-любитель и всякого рода электросхемы – не ваша страсть и вы не особо любите с ними возиться, то не стоит тратить силы на сборку подобных батарей, а лучше купить заводскую модель и получать на выходе хороший результат. В такой ситуации вы гораздо быстрее окупите затраченные средства, да и с большим комфортом.

 

Как подключить диод шоттки к солнечной панели. Схема подключения солнечных панелей.

Подключение солнечных батарей нередко вызывает определенные вопросы, особенно когда требуется соединить несколько модулей. Кажется, что это очень сложный процесс, требующий специфических знаний. А на самом деле схема подключения очень проста, ее легко реализовать и собрать фотобатарею нужной мощности.

Существует три варианта включения батарей в общую цепь. Это последовательное, параллельное и смешанное (последовательно-параллельное) соединения.

В этом случае одноименные клеммы двух модулей соединяются между собой («плюс» с «плюсом», «минус» — с «минусом»). Далее от клемм одного из фотомодулей выводятся провода, которые и подключаются или к контроллеру заряда, или непосредственно к аккумулятору. Таким образом, можно объединять любое количество солнечных батарей, главное – соединять друг с другом только одноименные клеммы.

Эта схема подразумевает соединение «плюса» первого модуля с «минусом» второго, и вывод внешних проводов от «минуса» первого фотомодуля и «плюса» второго. Здесь также не имеет значения, сколько солнечных панелей будет объединено в одну батарею. Главное – не нарушить принцип. «Плюс» первого на «минус» второго, «плюс» второго на «минус» третьего, «плюс» третьего на «минус» четвертого и т.д. Провода от незадействованных клемм («минус» первого модуля и «плюс» последнего) выводятся на контроллер или аккумулятор.

Нередко используется и смешанная схема подключения. В этом случае для начала нужно собрать две группы параллельно соединенных модулей (объединив одноименные клеммы), а затем соединить их между собой последовательно так, как будто это единичные модули, а не группы. Количество групп (равно как и число батарей в них) может быть любым.

Зачем нужны разные соединения

Разные способы коммутации необходимы для получения нужных выходных параметров. К примеру, если требуется обеспечить мощность в 160 Вт и напряжение 12 В, а мощность одной солнечной батареи только 80 Вт при требуемых 12 В, то это означает, что нужно параллельно соединить 2 батареи. В итоге напряжение системы не изменится (12 В), а суммарная выходная мощность станет 160 Вт. Если же необходимо получить выходное напряжение не 12 В, а, скажем, 24 В, то в этом случае применяется последоват

Солнечная батарея из светодиодов – минутное дело

Многие бы хотели перейти на альтернативные источники энергии, ведь это гарантирует не только чистоту окружающей среды, но и экономию денежных средств, но не у каждого из нас есть возможности, чтобы следить и уж тем более использовать последние достижения человечества в этой сфере. Но как говорится, голь на выдумки хитра. Под этим девизом и появилась солнечная батарея из диодов, которую может собрать каждый, кто любит эксперименты и устройства, собранные своими руками.

Но у каждой вещи, изготовленной в домашних условиях из подручных материалов, есть две стороны. Первая – это явная экономия и чувство морального удовлетворения, которое получаешь, когда держишь в руках предмет, который своим появлением обязан только тебе, а вторая – это отсутствие гарантии работоспособности и практичности самодельного устройства. Не обошла стороной эта участь и диодную солнечную батарею. Ну а какая сторона окажется сильнее, Вы узнаете дальше.

В чем заключается принцип работы

В основе всего лежит тот факт, что под действием солнечных лучей диод вырабатывает напряжение. Именно это знание и послужило толчком к тому, что на свет родилась идея изготовления солнечных модулей из диодов. Но проблема в том, что величина вырабатываемого напряжение крайне мала, поэтому для получения более или менее мощной батареи понадобится неограниченное количество диодов.

Если вы хоть раз видели диод, то вы знаете, что он представляет собой, для других же поясним, что диод – это кристалл, заключенный в пластиковый корпус, который выступает в роли линзы, концентрирующей солнечный свет на небольшом проводнике. Исходя из этого, можно предложить, что в теории солнечная батарея может быть изготовлена из диодов. Но как дела обстоят на практике?

Собираем солнечный модуль. 1 часть:

Процесс сборки

Первый шаг – избавиться от корпуса. Для этой цели подойдут любые подручные средства, можно воспользоваться молотком, но очень аккуратно, удары должны быть несильными и осторожными, чтобы не повредить сам кристалл. Но этот шаг можно и пропустить, оставив диоды в их первоначальном состоянии. В таблице 1 приведены значения напряжения для светодиодов разных цветов.

Таблица 1

Светодиод	Напряжение, В
Красный прозрачный	1,37
Красный полупрозрачный	0,52
Инфракрасный	0,93
Зеленый прозрачный	1,48
Зеленый непрозрачный	1,51
Белый	0,32
Оранжевый непрозрачный	1,52

В качестве платы можно использовать обычную картонку, в которой делаются небольшие отверстия. При параллельном соединении диодов суммируется их сила тока, а при последовательном – напряжение. Наибольший эффект дает сочетание обоих этих видов. Как вы понимаете, сам процесс сборки достаточно простой, но времени на него уходит много. Тем более что, чем большее количество диодов Вы используете, тем большее напряжение будет выдавать Ваша солнечная батарея.

Опыт разрешит все споры

Солнечная батарея из светодиодов готова, теперь остается проверить ее показатели. 100 диодов выдали нам ток всего в 0,3 мА, и стоило ради этого столько возиться?! Если сравнить самодельную СБ с заводской, мы получим крайне неутешительные результаты. Площадь в 7 раз больше, стоимость в 3 раза, а мощность на выходе в 8 раз меньше. Вывод можно сделать не в нашу пользу.

В теории напряжение должно возрастать пропорционально количеству используемых светодиодов, но на практике все совсем не так. Тем более чем больше количество, тем большая площадь потребуется для их размещения, а значит, возрастут потери при их соединении. Еще одна проблема – самопроизвольное свечение. Некоторая часть светодиодов будет генерировать электроэнергию, а другая наглым образом ее потреблять. И устранить этот недостаток невозможно. Ну и 3-я проблема – выработка энергии диодами возможна лишь под прямыми солнечными лучами, небольшое облачко на небе – и напряжение на выходе равно нулю.

Вывод напрашивается сам собой: идея изготовления солнечной батареи из доступных диодов с самого начала обречена на провал. Выгоднее переплатить и приобрести заводской модуль, чем изготовить его своими руками. Есть, конечно, неплохие варианты, но о них мы уже рассказывали в одной из наших предыдущих статей.

Статью подготовила Абдуллина Регина

Собираем солнечный модуль. 2 часть:

Влияние тени на работу солнечных батарей | Блог SolarSoul

При монтаже солнечной станции на крыше, практически невозможно избежать затенения части поля солнечных панелей особенно в утреннее или вечернее время, когда солнце гораздо ниже. Кроме снижения генерации на самих солнечных батареях, находящемся в тени, затенённые батареи затрудняют передачу энергии по всей цепи солнечной электростанции.

В данной статье мы рассмотрим, каким образом тень влияет на генерацию электроэнергии в солнечной батареи и как это сказывается на работу фотоэлектрической системе в целом.

Как влияет затенение на отдельный солнечный элемент?

Представим цепь солнечных элементов в виде трубы, а электрический ток это вода, протекающая через эту трубу. Когда на один из солнечных элементов падает тень, он перестает генерировать электроэнергию и ток не протекает по нему. Это сравнимо с засором на некотором участке трубы. Затенённый солнечный элемент блокирует поток энергии по всей цепи.

Пример, ток в солнечной панели подобен воде движущейся в трубе

Таким образом, даже незначительное затенение одного фотоэлемента в солнечной батареи приводит к серьезному снижению генерации электроэнергии всей солнечной станции.

Затенение фотоэлемента

Влияние затенения на вольт-амперную характеристику солнечного фотоэлемента при нагрузке 24 В

Влияние затенения на группу солнечных батарей.

Объедения несколько модулей в один стринг (цепь) мы так же рискуем существенным снижением мощности даже при частичном затенении одной солнечной батареи. При последовательном соединение панелей в стринге, максимальный ток будет равен току самой «слабой» затененной панели. Так же как на примере с трубой, где поток воды на выходе не может быть больше потока на засорённом участке.

Рассмотрим пример: стринг с 10-ю панелями мощностью 280 Вт. При оптимальной солнечной интенсивности, стринг солнечных батарей генерирует примерно 2 798 Вт в час электроэнергии (10 [модулей] *8,8 [А] *31,8 [В] = 2 798 Вт).

Генерация электроэнергии стрингом солнечных панелей без затенения

В случае затенения даже одного модуля, производительность резко снизится. При том же напряжении, затенённая солнечная батарея выдаст не более 1 Ампер тока. Суммарная мощность в этом случае составит всего 318 Вт (10 [модулей] *1 (!) [А] *31,8 [В] = 318 Вт).

Падение генерации электроэнергии при затенении одной батареи в стринге

Шунтирующие диоды.

Чтобы избежать сильного падения эффективности, в солнечные батареи встраивают шунтирующие диоды, еще их называют байпасными диодами. Их задача, отсечь модуль с низкими показателями, чтобы избежать сильного падения мощности в стринге.

Применение шунтирующий (байпасных) диодов для повышения производительности при затенении отдельных солнечных батарей

В современных батареях такие диоды уже встраиваются на производстве. Чтобы сделать систему еще эффективнее, панель оснащают сразу несколькими диодами, тогда возможно отсечь только некоторые затенённые участки одного модуля.

Спад мощности при затенении с использованием шунтирующих диодов

Шунтирующие (байпасные) диоды на солнечной панели

Уровень затенения.

На данный момент мы говорили в основном о тени, которая попадает на солнечную батарею от близко расположенных объектов, или от предметов, непосредственно лежащих на солнечной панели, например дымоходы, опавшие листья, и т.д. Эти предметы отбрасывают «сильную» тень с явными контурами. Но существует так же понятие «слабой» тени отброшенной от других строений расположенных на некотором расстоянии или растущих неподалёку деревьев.

Под воздействием сильной тени происходит снижение напряжения на затенённой панели. При слабой затенённости, снижается сила тока, так же как при пасмурной погоде.

Влияние сильной и слабой тени на вольт-амперную характеристику солнечной батареи

На практике, при объединении батарей в стринг и подключении к MPPT трекеру, сильная тень снижает производительность панели больше чем слабая тень.

Снижение производительности солнечной панели при различных уровнях затенения с использованием шунтирующих диодов

При максимальной солнечной интенсивности, солнечная панель, рассматриваемая в качестве примера способна генерировать 190 Вт. В первом случае, наблюдается значительное уменьшение напряжения на модуле. Однако благодаря двум включившимся шунтирующим диодам, генерация на солнечной батареи все же есть и мощность составляет приблизительно 60 Вт, при практически неизменной силе тока равной 6 А. Во втором случае, затенение не вызвало открытие диодов, однако наблюдается небольшое снижение силы тока, при там же напряжении. Мощность составляет примерно 160 Вт. Очевидно, что сильная тень больше влияет на генерацию электроэнергии.

Влияние на производительность в стринге при различном уровне затенённости.

Слабая тень, падающая только на некоторые модули в стринге, вызовет эффект “несоответствия силы тока”. В этом случае, стринг принимает самую слабую силу тока. Сильная тень вызывает снижение напряжения в затененных ячейках. Однако благодаря инвертору или контроллеру заряда с MPPT трекером и шунтирующим диодам сила тока остается неизменной в большинстве случаев.

Не смотря на то, что слабая зетененность значительно меньше сокращает мощность одной солнечной панели, она может сильнее повлиять на производительность всего стринга. Рассмотрим пример влияния на производительность электроэнергии в одном стринге при затенении одной солнечной батареи.

Снижение производительности в стринге при сильном затенении одной солнечной батареи

Снижение производительности стринга при слабом затенении одной солнечной батареи

Мощность стринга в котором жесткая тень закрыла часть одного модуля, равна 1 734 Вт. А в случае, когда лёгкая тень падает на один из модулей, мощность цепи равна 1 643 Вт. Таким образом, снижении силы тока в солнечной батареи, под влиянием слабой тени, может повлиять значительно больше чем снижение напряжения из-за сильно затенённой одной панели.

Влияние на производительность в параллельно подключенных стрингах (цепях).

Когда тень падает на два параллельно соединенных стринга неравномерно, происходит эффект «несоответствия напряжений». Это происходит когда два стринга, соединенные параллельно, производят различное напряжение, при независимом измерении каждой отдельной цепи. Это может сбить инвертор или контроллер заряда с толку, вызывая постоянные поправки в работу системы для достижения оптимальной производительности.

Несоответствия напряжений в параллельно подключенных стрингах (цепях)

Так как точки максимальной мощности, которые рассчитывает MPPT трекер в контроллере, меняются с движением тени, контроллер заряда может ошибаться и выбирать напряжение не соответствующее максимальной мощности и работать в таком режиме продолжительное время. Это может сильно повлиять на количество производимой энергии.

Для повышения эффективности рекомендуется использовать инверторы с несколькими MPPT трекерами, или использовать несколько инверторов/контроллеров заряда. Так же есть решение применять микроинверторы на каждой солнечной батареи.

Поделиться «Влияние тени на работу солнечных батарей»

Рекомендуемые статьи

Изготовление солнечной батареи из светодиодов своими руками

Светодиоды и диоды под влиянием солнечных лучей или даже яркого света ламп способны производить электрический ток. Это значит, что их можно применить для своей самодельной панели. Самодельная солнечная батарея из диодов станет маленьким дополнительным источником электрического тока.

Необходимые материалы и инструменты

Для изготовления солнечной панели своими руками нужно подготовить:

1. Светодиоды или диоды.
2. Картонку или пластмассовую панель. Лучше взять панель от старых устройств (стабилизатора, радио). Эти панели имеют в себе много отверстий, в которые удобно вставлять контакты диодов. В картонке эти отверстия придется делать своими руками.
3. Диод Шоттки. Необходим для предотвращения обратного движения электрического тока.
4. Медные провода.
5. Аккумулятор. Вполне подойдут аккумуляторы от фонариков, выпущенных в Китае. Обычно, один из них имеет напряжение 4 В и емкость не больше 1 500 мА.
6. Олово.

Для изготовления солнечной панели нужны инструментами:

1. Паяльник.
2. Нож.
3. Молоток.
4. Плоскогубцы.
5. Амперметр и вольтметр.

Подготовка кристалликов-полупроводников

В светодиодах кристаллики видимые. Они размещены под стеклянной или прозрачной пластиковой линзой. Некоторые рекомендуют разбивать ее молотком, некоторые советуют оставить ее, поскольку она может собирать свет в пучок и направлять его на полупроводник. Это позволяет улучшить производительность кристаллика. Если использовать светодиод по главному назначению, то эта линза будет рассеивать созданный им свет.

Если планируется сделать солнечную батарею из старых советских железных диодов (лучше всего подходят модели кд2010 и кд203), то придется разобрать их и достать оттуда полупроводник.

Процесс разбора таков:

1. Разбивают молотком стеклянный держатель верхнего контакта.
2. С помощью плоскогубцев открывают диод. В середине размещается полупроводник. Он надежно зафиксирован на основании диода. При этом к его верху припаян медный провод. Последний соединен с верхним контактом диода.
3. Берут нижнее основание с кристалликом и отправляются к газовой плитке. Держа основание диода плоскогубцами, его подносят к огню и нагревают. Кристалл должен находиться вверху. Основание нагреется, а вместе с ним горячим станет олово. Из-за этого оно растопится. Далее, используя пинцет, вынимают полупроводник.

Если будут использоваться стеклодиоды, то подготовка не является необходимой. Их можно сразу размещать на пластине.

Проведение расчетов

Самодельная солнечная панель представляет собой изделие, которое должно создавать ток желаемых характеристик. Поэтому нужно определить, сколько полупроводников стоит использовать.

Для этого необходимо измерить напряжение и силу тока, созданного одним полупроводником. Это делают с помощью специального инструмента. Все измерения проводят после того, как кристаллик оказался под солнечными лучами.

Полупроводник с диода кд2010 способен создать ток с напряжением до 0,7 В и силой до 7 мА. Стеклодиоды могут генерировать ток с напряжением до 0,3 В и силой до 0,2 мА.

Лучшую производительность способен продемонстрировать оранжевый, зеленый и красный светодиоды. Поскольку есть множество моделей светодиодов с кристаллами разных размеров, следует провести измерения каждого из приобретенных.

Расчеты проводят так:

1. Определяют желаемые параметры солнечной батареи. Пусть при нормальном (среднем) солнечном свете она создаст ток с напряжением 9 В и мощностью 1 Вт.
2. Определяют необходимое количество кристалликов, отталкиваясь от нужного напряжения. Напряжение созданного одним полупроводником диода кд2010 достигает 0,7 В. На практике оно будет меньше. Пусть оно будет достигать 0,5 В. Чтобы увеличить напряжение, нужно эти кристаллики подключить последовательно. При таком подключении общее напряжение будет равно сумме напряжений всех узлов. Нужно в одном ряду разместить 18 кристалликов.
3. Вычисляют силу тока. В одном ряду последовательно подключенных кристалликов она будет одинаковой – 7 мА. Для ее наращивания нужно выполнить параллельное подключение. Нужно сделать несколько рядов. Общая сила тока будет равна сумме сил тока всех рядов. Чем больше рядов, тем больше она будет. В нашем случае нужно обеспечить мощность, равную 1 Вт. То есть сила тока должна составлять 1/9 = 0,111 А = 111 мА. Почти такую силу тока можно получить из 15 рядов. Она составляет 7х15 = 105 мА. Лучше сделать 16 рядов.
4. Определяют необходимое количество кристалликов (18х16 = 288).

Изготовление

Солнечную батарею из диодов или светодиодов делают так:

1. Берут картонную основу и делают в ней вырезы. Если есть пластмассовая панель от стабилизатора, то приступают к следующему этапу.
2. Размещают на пластине подготовленные полупроводники. Их раскладывают рядами. Контакты кристалликов должны проходить через основание и выходить на второй стороне.
3. Прикладывают сверху картон и переворачивают пластину с кристалликами. Ставят на стол.
4. Паяют контакты. В каждом ряду контакт «+» одного полупроводника паяют с контактом «-» другого. Ряды соединяют параллельно, то есть отдельно спаивают контакты «+» и отдельно контакты «-».
5. К выходному проводу с зарядом «+» подключают диод Шоттки.
6. Выходные провода соединяют с аккумуляторами. Их общее напряжение должно быть меньше напряжения тока, выходящего из панели. Для повышения их общего напряжения батареи соединяют последовательно.
7. После ставят сделанную панель под солнечные лучи.