Budowa paneli krzemowych
Każdy panel fotowoltaiczny zbudowany jest z mniejszych jednostek zwanych ogniwami. Jedno ogniwo krzemowe ma wymiary około 15x15cm i posiada w swojej budowie tzw. „ścieżki prądowe” wykonane z pasków aluminium. Jedno ogniwo jest w stanie wytworzyć maksymalnie do kilku W energii, dlatego ogniwa łączy się w większe jednostki zwane panelami.
Ilość ogniw w jednym panelu to zwykle 6×10 czyli 60 ogniw lub 6×12 czyli 72 ogniwa. Im więcej ogniw tym większa jednostkowa moc paneli PV. W tabelach charakterystyk można jednak spotkać co najmniej kilka różnych oznaczeń mocy. Ma to związek z warunkami w jakich panel pracuje.
Maksymalna moc paneli zależy bowiem od:
- nasłonecznienia
- czystości nieba (mgły, dymy)
- temperatury powietrza
W praktyce jednostka mocy paneli jest tzw. 1Wp (watt peak) przeliczany dla nasłoneczniania 1000W/m2 i dla temperatury 25C. Praca paneli w innych warunkach daje inne wartości mocy, o czym nie każdy z użytkowników wie.
Producenci w tabelach podają więc co najmniej dwie wartości mocy:
– STC ( Standard Test Conditions) standardowe warunki testu: natężenie nasłonecznienia 1000 W/m2, temperatura ogniwa 25°C i liczba masowa atmosfery AM 1,5)
– NOCT (Nominal Operating Cell Temperature) nominalna temperatura pracy modułu: natężenie nasłonecznienia 800 W/m2; liczba masowa atmosfery AM 1,5; prędkość wiatru 1 m/s, temperatura otoczenia 20°C)
Z tych dwóch wartości bardziej obiektywna dla użytkownika jest wartość NOCT. Uzyskanie maksymalnej mocy paneli występuje rzadko, tylko w określonych porach roku.
Warunki pracy paneli
Moc paneli a zacienienie
Wydajność paneli w bardzo dużym stopniu zależy od zacienienia spowodowanego znajdującym się w pobliżu obiektem (komin, drzewo), śniegiem, czy nawet spadającymi liśćmi. Spadek mocy paneli jest w tym wypadku zależny od sposobu połączenia ze sobą poszczególnych ogniw. Połączenie szeregowe wszystkich ogniw powoduje, że zakrycie tylko jednego z nich przerywa obwód i spadek mocy sięga 100%. Przy zastosowaniu bocznikowania cały panel zostaje podzielony na kilka części pracujących niezależnie. Spadek mocy dotyczy wtedy tylko fragmentu gdzie nastąpiło przerwanie obwodu. Panele z diodami bocznikującymi określane są jako konstrukcje z zabezpieczeniem przed (hot spots) czyli przed gorącymi miejscami.
Rys. Efekt bocznikowania paneli PV (po lewej). Po prawej klasyczny panel przy zakryciu jednego ogniwa. (rys. z blogu Bogdana Szymańskiego)
Nawet bocznikowanie może nie zabezpieczyć spadku mocy paneli jeśli zostaną zacienione na wszystkich ścieżkach prądowych. Przerwanie obwodów wystąpi wtedy we wszystkich strefach.
Rys. z blogu Bogdana Szymańskiego
Odporność na warunki atmosferyczne
Panele PV mimo lekkiej budowy mają znaczną wytrzymałość na uderzenia i wiatr. Typowe parametry wytrzymałościowe paneli to:
– 5400 Pa dla odporności mechanicznej na obciążenie (540kg/m2)
– 2400 Pa ciśnienia wiatru (wytrzymałość na wiatr o prędkości 130 km/h)
– wytrzymałość na temperaturę od -40 do +85°C
– wytrzymałość na grad do 25 mm poruszający się z prędkością 23 m/s
Źródło:
– instsani.pl