Trước đây chúng ta đã thấy rằng tế bào quang điện sử dụng ánh sáng để tạo ra điện và có một số loại công nghệ tế bào quang điện khác nhau hiện có, bao gồm tế bào đơn tinh thể, đa tinh thể và màng mỏng, tất cả đều có thể được sử dụng để sản xuất Bảng quang điện .

Công suất điện tính bằng Watt, được tạo ra bởi các tế bào quang điện khác nhau này khi tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời là gần như nhau đối với mỗi tấm pin và được tính bằng tích của điện áp nhân với dòng điện. Đó là: P = V x I.

Lượng điện năng được tạo ra bởi một tế bào quang điện riêng lẻ ở các đầu ra của nó phụ thuộc vào lượng bức xạ mặt trời chiếu vào điểm nối PN của nó cũng như tỷ lệ bức xạ mặt trời mà nó thực sự chuyển đổi thành điện năng, nói cách khác là hiệu suất của nó.

Điện áp pin mặt trời

Một pin mặt trời quang điện có thể tạo ra “Điện áp mạch hở” (VOC) khoảng 0,5 đến 0,6 Volt ở 250C (thường là khoảng 0,58V) bất kể chúng lớn đến đâu. Điện áp tế bào này duy trì khá ổn định miễn là có đủ ánh sáng bức xạ từ ánh sáng mặt trời mờ đến sáng. Điện áp mạch hở có nghĩa là tế bào PV không được kết nối với bất kỳ tải bên ngoài nào và do đó không tạo ra bất kỳ dòng điện nào.

Khi kết nối với tải bên ngoài, chẳng hạn như đèn, điện áp đầu ra của từng tế bào giảm xuống khoảng 0,46 Volt hoặc 460 mV (460 mV) khi dòng điện bắt đầu chạy và sẽ duy trì ở mức điện áp này bất kể ánh nắng mặt trời. cường độ. Sự giảm điện áp đầu ra này là do điện trở và tổn thất điện năng trong cấu trúc tế bào cũng như các dây dẫn kim loại lắng đọng trên bề mặt tế bào.

Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến điện áp đầu ra quang điện. Nhiệt độ càng cao thì điện áp đầu ra của tế bào càng thấp khi tế bào xuống cấp trong điều kiện nóng. Vì vậy, trong điều kiện ánh nắng đầy đủ, điện áp đầu ra giảm khoảng 5% khi nhiệt độ tế bào tăng thêm 25°C. Sau đó, các tấm pin mặt trời và mô-đun có nhiều tế bào quang điện hơn được khuyến nghị sử dụng cho những vùng có khí hậu rất nóng hơn là sử dụng ở những vùng lạnh hơn để bù đắp tổn thất điện năng do nhiệt độ cao.

Tuy nhiên, không giống như điện áp của tế bào quang điện, dòng điện một chiều đầu ra ( I ) thay đổi theo mối quan hệ trực tiếp với lượng hoặc cường độ ánh sáng mặt trời (năng lượng photon) chiếu vào bề mặt của tế bào quang điện.

Ngoài ra, dòng điện đầu ra tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt của tế bào vì tế bào càng lớn thì năng lượng ánh sáng đi vào tế bào càng nhiều. Sau đó, càng nhiều ánh sáng mặt trời đi vào tế bào thì càng tạo ra nhiều dòng điện. Các tế bào quang điện có đầu ra dòng điện cao thường được ưa chuộng hơn, nhưng đầu ra dòng điện càng cao thì giá thành của chúng càng cao.

Sản lượng điện của tấm PV

Trước đây chúng ta đã nói rằng công suất đầu ra của pin mặt trời quang điện được tính bằng watt và bằng tích của điện áp nhân với dòng điện ( V x I ) và điều này đúng. Điện áp hoạt động tối ưu của tế bào PV khi có tải là khoảng 0,46 volt ở nhiệt độ hoạt động bình thường, tạo ra dòng điện khoảng 3 ampe dưới ánh sáng mặt trời đầy đủ.

Do đó, công suất đầu ra của pin mặt trời quang điện thông thường có thể được tính như sau: công suất (P) bằng điện áp nhân với dòng điện = V x I = 0,46 x 3 = 1,38 watt. Mặc dù lượng năng lượng mặt trời này có thể đủ để cung cấp năng lượng cho một thiết bị điện tử nhỏ, chẳng hạn như bộ sạc điện thoại hoặc đèn sân vườn trang trí, nhưng 1,38 watt thực sự không đủ năng lượng để thực hiện bất kỳ công việc hữu ích nào.

Tuy nhiên, các tế bào quang điện mặt trời riêng lẻ có thể được kết nối điện với nhau thành chuỗi (nối chuỗi) để đạt được điện áp mong muốn khi thêm điện áp nối tiếp hoặc kết nối song song (cạnh nhau) để đạt được dòng điện mong muốn khi thêm dòng điện song song.

Sau đó, bất kỳ sự kết hợp nào của hai hoặc nhiều tế bào PV có thể được kết nối với nhau theo kiểu kết hợp nối tiếp và/hoặc song song để tạo ra bất kỳ điện áp, dòng điện và công suất mong muốn nào tạo ra một tấm quang điện. Trong sử dụng thực tế, tế bào quang điện hoạt động ở phần tuyến tính của đường đặc tính IV của nó và cung cấp dòng điện gần giống như khi đoản mạch. Công suất do bảng pv cung cấp cho pin và tải mắc song song với bảng là: P = V x I .

Ví dụ: nếu chúng ta kết nối nối tiếp mười tế bào quang điện 0,46 volt từ ví dụ trước để tạo ra một tấm quang điện mặt trời, thì điện áp đầu ra mới sẽ là 0,46 x 10 hoặc 4,6 volt, nhưng dòng điện vẫn giữ nguyên ở mức 3A (mạch nối tiếp). ). Tuy nhiên, tổng công suất đầu ra cũng tăng gấp 10 lần lên mức công suất cực đại 13,8 watt.

Các tế bào quang điện mặt trời riêng lẻ có thể được kết nối với nhau để tạo ra một “tấm quang điện mặt trời” hoặc mô-đun năng lượng mặt trời lớn hơn như chúng còn được gọi, với công suất đầu ra có thể đạt mức tối đa từ 50 đến 200 watt. Trong thực tế, để nâng cao hiệu quả và tính thực tiễn, nhiều tế bào quang điện được nối dây với nhau thành chuỗi và/hoặc kết hợp song song để tạo ra điện áp và công suất đỉnh cần thiết.

Cần bao nhiêu tế bào cho một tấm quang điện mặt trời

Số lượng tế bào PV riêng lẻ cần để hoàn thành một tấm quang điện mặt trời thực sự phụ thuộc vào lượng điện năng bạn yêu cầu và loại tế bào PV đang được sử dụng, đơn tinh thể, đa tinh thể hoặc màng mỏng.

Các tấm quang điện có đủ loại cấu hình và kích cỡ để giúp bạn đáp ứng nhu cầu năng lượng của mình. Hầu hết các nhà sản xuất tấm PV đều sản xuất các tấm pin mặt trời tiêu chuẩn với điện áp đầu ra là 12 volt và 24 volt. Thiết kế của các tấm quang điện mặt trời tiêu chuẩn này thường bao gồm 36 tế bào silicon tinh thể được phát triển từ nhu cầu sạc pin 12 volt.

Một tấm pin mặt trời quang điện 12 volt điển hình cho công suất cực đại khoảng 18,5 đến 20,8 volt (giả sử điện áp di động 0,58V) bằng cách sử dụng 32 hoặc 36 tế bào riêng lẻ được kết nối tương ứng với nhau theo kiểu sắp xếp nối tiếp, quá đủ để sạc pin 12 volt tiêu chuẩn. Các tấm 24 volt và 36 volt cũng có sẵn để sạc các ngân hàng pin chu kỳ sâu lớn và vì các tấm quang điện được làm từ cùng một tế bào quang điện cơ bản nên tất cả chúng đều có dòng điện một chiều giống nhau.

Nếu cần một tấm pin mặt trời đầu ra 24 volt thì sẽ có 64 hoặc 72 tế bào riêng lẻ trong một tấm pin mặt trời. Để đạt được điện áp đầu ra 24 volt cần thiết, hai tấm pin 12 volt được nối nối tiếp một cách hiệu quả, thường có một dây nối, cho phép tấm pin mặt trời tạo ra điện áp 24 volt cần thiết. Các tấm pin mặt trời 24 volt có điện áp mạch hở ( V OC ) cao hơn nhiều ở mức trung bình đến cao nhất là 30 và có giá trị công suất cực đại lớn hơn, từ 150 watt trở lên.

Bảng quang điện được kết nối loạt

Pin mặt trời quang điện được cho là được kết nối thành “chuỗi”, khi chúng được nối thành chuỗi với nhau thành một dòng duy nhất. Vì dòng điện do ô đầu tiên tạo ra không có cách nào khác để đi nên nó cũng phải đi qua ô thứ hai và ô thứ ba, v.v.

Sau đó, chúng ta có thể thấy rằng các pin mặt trời mắc nối tiếp có Dòng điện chung chạy qua chúng vì dòng điện chạy qua một tế bào PV cũng phải chạy qua các tế bào khác trong bảng vì nó chỉ có thể đi theo một đường. Khi đó, lượng dòng điện chạy qua một tập hợp các tế bào quang điện mắc nối tiếp là như nhau tại tất cả các điểm trong mạch nối tiếp.

Các tấm quang điện hoặc mô-đun năng lượng mặt trời được tạo thành từ nhiều tế bào được xếp thành chuỗi và được bọc trong một lớp vỏ thân thiện với môi trường, tạo ra một mô-đun năng lượng mặt trời duy nhất có đầu ra điện áp cao hơn so với chỉ một tế bào PV như được minh họa.

Dòng tế bào quang điện được kết nối

Trong ví dụ của chúng tôi ở trên, bốn pin mặt trời quang điện được kết nối với nhau thành một chuỗi kết hợp . Nếu chúng ta giả sử rằng điện áp đầu ra do từng ô PV riêng lẻ trong chuỗi tạo ra là 0,5 volt thì điện áp đầu ra kết hợp sẽ là tổng của điện áp đầu ra của từng ô riêng lẻ và giá trị này được tính như sau:

TỔNG = V 1 + V 2 + V 3 + V 4 = 0,5V + 0,5V + 0,5V + 0,5V = 2,0V

Đối với các ô được kết nối nối tiếp, dòng điện đầu ra kết hợp giống như dòng điện được tạo ra bởi mỗi ô, khi đó: I 1 = I 2 = I 3 = I 4 = I CELL . Công suất tổng hợp là tổng công suất của từng tế bào hoặc tích của điện áp nhân với dòng điện như đã thấy trước đây.

Có một nhược điểm lớn của pin mặt trời được kết nối nối tiếp. Một tác dụng không mong muốn xảy ra khi một pin mặt trời bị lỗi, hư hỏng hoặc bị che một phần hoặc toàn bộ khỏi ánh sáng mặt trời. Ngay cả khi chỉ có một pin mặt trời bị che khuất (một phần), hiệu ứng vẫn tương tự như khi TẤT CẢ các tế bào được kết nối nối tiếp bị che bóng dẫn đến mất hoàn toàn công suất đầu ra.

Ngoài ra còn có nguy cơ toàn bộ dòng điện từ phần còn lại của tế bào sẽ đi qua tế bào bị bóng mờ và gây ra hư hỏng quá nhiệt được gọi là “làm nóng điểm nóng”. Sau đó, điều quan trọng đối với hoạt động của một bảng quang điện được kết nối nối tiếp là tránh các bóng nhỏ trên các tế bào của nó. Để tránh hư hỏng điện cho các tế bào, cái gọi là diode bypass được kết nối song song với mỗi tế bào PV như minh họa, một diode bypass cho mỗi pin mặt trời.

Bảo vệ điốt bỏ qua

Sự hiện diện của điốt rẽ nhánh sẽ hạn chế điện áp trên ô xấu khi ở trạng thái phân cực ngược để dòng điện chạy qua. Điốt rẽ nhánh dẫn điện, do đó cho phép dòng điện từ pin mặt trời tốt chạy qua nó và đi vào mạch kết nối bên ngoài.

Quá điện áp ngược tối đa phát triển trên tế bào bị che mờ được giảm xuống còn khoảng một điện áp sụt giảm trên diode để không thể phát sinh chênh lệch điện áp lớn hơn theo hướng dòng điện ngược qua tế bào. Do đó, bất kỳ dòng điện cao nào đều được hạn chế và kiểm soát, ngăn ngừa quá nhiệt do tiêu tán ít năng lượng hơn. Lý tưởng nhất là chúng ta sẽ có một diode rẽ nhánh cho mỗi ô PV riêng lẻ, nhưng trên thực tế sẽ có một diode rẽ nhánh cho một số ô.

Bảng quang điện được kết nối song song

Pin mặt trời quang điện được cho là được kết nối “song song” với nhau khi cả hai cực của chúng được kết nối tương ứng với từng cực của tế bào PV hoặc các tế bào khác. Không giống như cấu hình nối tiếp trước đó, trong các mạch song song, dòng điện có thể đi theo nhiều đường dẫn và do có nhiều đường dẫn nên dòng điện không giống nhau ở tất cả các điểm trong mạch song song. Tuy nhiên, điện áp tạo ra trên tất cả các tế bào trong mạch song song là như nhau. Khi đó, các tế bào quang điện song song có một điện áp chung trên chúng và đúng với tất cả các phần tử song song.

Các tế bào quang điện được kết nối song song

Trong ví dụ của chúng tôi ở trên, bốn pin mặt trời quang điện được kết nối song song với nhau. Đối với các ô được kết nối song song, điện áp đầu ra kết hợp giống như điện áp do mỗi ô tạo ra, khi đó: V 1 = V 2 = V 3 = V 4 = V CELL .

Nếu chúng ta giả sử rằng dòng điện đầu ra được tạo ra bởi từng tế bào quang điện riêng lẻ trong chuỗi là 1,0 ampe thì dòng điện đầu ra kết hợp sẽ là tổng của dòng điện đầu ra của từng tế bào quang điện riêng lẻ và giá trị này được tính như sau:

TỔNG = I1 + I2 + I3 + I4 = 1,0A + 1,0A + 1,0A + 1,0A = 4,0A

Sau đó, chúng ta có thể sử dụng pin mặt trời quang điện được kết nối song song để tăng sản lượng dòng điện. Công suất tổng hợp là tổng công suất của từng tế bào hoặc tích của điện áp nhân với dòng điện.

Trước đây, chúng tôi đã nói rằng chúng tôi có thể có sự không phù hợp về dòng điện đối với các pin mặt trời được kết nối nối tiếp do bóng râm hoặc pin quang điện bị lỗi. Điều này dẫn đến việc các tế bào tốt làm sai lệch tế bào xấu khiến một lượng lớn điện năng bị tiêu tán vào tế bào xấu.

Tình trạng này lại gây ra hiện tượng thường được gọi là “làm nóng điểm nóng” trong tế bào bị lỗi (xấu), làm hỏng nghiêm trọng tấm pin mặt trời. Trong một tấm quang điện mặt trời được kết nối song song, sự không phù hợp về điện áp có thể nghiêm trọng hơn.

Nếu chúng ta sử dụng pin mặt trời giống hệt nhau trên danh nghĩa để chế tạo tấm pin mặt trời quang điện thì tại sao lại có điện áp di động không khớp?. Trong ví dụ song song đơn giản ở trên, chúng tôi đã giả định rằng mỗi ô tạo ra 0,5 volt nhưng điều này không phải lúc nào cũng đúng. Ở đầu ra dòng điện thấp (những ngày buồn tẻ), sự không phù hợp về điện áp này thường không phải là vấn đề.

Tuy nhiên, khi dòng điện của tấm pin tăng lên, tế bào xấu sẽ ngừng tạo ra điện và tiêu thụ hoặc tiêu thụ điện năng, làm giảm điện áp đầu ra của tấm pin mặt trời. Cũng giống như các ô được kết nối nối tiếp, các hiệu ứng do bóng của ô, sự xuống cấp của ô, hư hỏng, v.v., tất cả đều có nghĩa là trong thực tế chúng ta có thể có sự không khớp giữa các ô quang điện.

Kết nối song song ít nhạy cảm hơn với loại bóng không phù hợp này vì đây là sự không phù hợp về điện áp gây ra vấn đề lớn hơn. Vậy tại sao không kết nối song song các tế bào trong các tấm quang điện và mô-đun, vì trên thực tế, hầu hết các tế bào được kết nối nối tiếp vì chúng ta cần tăng điện áp đầu ra.

Bảng quang điện mặt trời được ưu tiên cho hầu hết các ứng dụng sạc năng lượng mặt trời là mô-đun 36 cell cung cấp điện áp mạch hở khoảng 21 volt, giả sử điện áp tế bào cực đại là 0,58 volt giảm xuống còn khoảng 16,5 volt trong điều kiện đầy tải.

Một tấm pin mặt trời 36 cell sẽ tốt hơn cho những vùng có khí hậu rất nóng để bù đắp lượng điện năng bị mất do nhiệt độ hoạt động cao hơn. Đừng quên rằng một tấm pin mặt trời quang điện được đặt dưới nắng nóng cả ngày! Ngoài ra, điện áp bổ sung sẽ bù đắp cho sự sụt giảm điện áp trong hệ thống khi chạy cáp dài.

Công ty lắp đặt năng lượng mặt trời uy tín

Công ty TNHH Năng lượng Quang Điện chuyên cung cấp thiết bị; tư vấn thiết kế và thi công lắp điện năng lượng mặt trời. Chúng tôi cung cấp tới khách hàng là các Doanh nghiệp (lắp mái nhà xưởng, văn phòng) và Hộ gia đình các hệ thống điện mặt trời theo tiêu chuẩn quốc tế IEC, thiết bị được cấp chứng nhận chất lượng  từ các tổ chức nổi tiếng như VDE, TÜV SÜD, CSA, UL, UKCA và RoHS. Sản phẩm nhập khẩu chính hãng, có nguồn gốc rõ ràng về xuất xứ hàng hóa (CO) và chứng nhận chất lượng hàng hóa (CQ). Hệ thống do chúng tôi cung cấp và thi công lắp đặt có hiệu suất cao, tuổi thọ trên 25 năm, an toàn và đảm bảo tính thẩm mỹ với giá thành hợp lý. 

Liên hệ 0973.356.328

 

5/5 - (1 bình chọn)

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

  • Liên Hệ 0973.356.328