Технические характеристики Vitovolt 300 и их значение
Использование альтернативных источников энергии ежегодно растет. Самым популярным и эффективным является использование энергии Солнца. Солнечная энергия, которая попадает на поверхность нашей планеты, имеет колоссальную мощность - солнечное излучение в течение недели по мощности превышает все ныне известные запасы нефти, урана и угля вместе взятых. Фотоэлектрические модули Vitovolt от Viessmann гарантируют эффективное преобразование солнечной энергии в электрическую, а также обеспечивают Вам получение абсолютно бесплатной электроэнергии, а с этим и большую независимость от традиционных энергосетей!
Поэтому в этой статье разберем подробно технические характеристики фотоэлектрических модулей Vitovolt, их особенности и определения.
Технология PERC. Под термином PERC имеется в виду солнечный элемент с технологией пассивации задней поверхности кремниевой пластины. PERC расшифровывается как (Passivated Emitter Rear Cell) - пассивировать эмиттер заднего контакта и означает диэлектрический слой на задней части PERC солнечного элемента.
Что же собой представляет технология PERC?
В стандартном фотоэлементе на тыльной стороне наносится слой алюминия, который выполняет функцию контакта. Алюминий наносят по всей задней поверхности кремния, обеспечивает сплошной контакт. При изготовлении PERC элемента между кремнием и алюминием наносится диэлектрический слой с микроотверстиями сделанными лазером. В результате контакт происходит именно через эти микро отверстия. А слой диэлектрика обеспечивает функцию экрана отражателя.
Каким образом PERC технология увеличивает КПД солнечного элемента?
Основные причины, по которым диэлектрический слой на тыльной стороне увеличивает эффективность солнечного элемента:
Увеличение поглощения фотоэлемента. Слой на тыльной части солнечного элемента отражает фотон, который проходит через солнечный элемент, обратно внутрь слоя кремния, за счет чего увеличивается количество сгенерированных электронов.
Различные длины волн спектра солнечного света генерируют электроны на различных уровнях структуры солнечного элемента. Так, например, короткие волны генерируют электроны у передней поверхности фотоэлемент, в свою очередь, длинные волны генерируют больше электронов в тыльной стороны элемента.
Поэтому длинноволновый спектр генерирует мало электронов назад возле тыльной стороны элемента просто поглощается задним алюминиевым контактом. Отражающий слой способствует отражению этих лучей и позволяет сгенерировать больше электронов в тыльной стороны контакта.
Наибольшую производительность PERC технология демонстрирует в утреннее и вечернее время, а также в пасмурную погоду. Поскольку большее количество коротковолнового излучения синего света (в диапазоне длин волн от 450 до 495 нм) в это время поглощается в атмосфере. Это происходит потому, что коротковолновый спектр имеет длинный путь к поверхности Земли, чем спектр длинноволнового излучения.
Снижение температуры солнечного элемента
Солнечные элементы не поглощают свет с длиной волны больше 1180 нанометров. В стандартных солнечных элементах эти лучи поглощается тыльной алюминиевым слоем и превращается в тепло. Как известно, нагрев значительно снижает эффективность солнечных элементов. Диэлектрический слой тыльной стороны работает как зеркало и отражает большее количество света с длиной волны больше 1180 нм и помогает солнечном элемента работать более эффективно за счет меньшей температуры.
Отображение электронов в зону p-n перехода
Кроме дополнительной генерации электронов и уменьшения перегрева фотоэлемента PERC технология способствует отражению уже сгенерированных электронов в зону p-n перехода.
Выбит фотоном электрон под воздействием солнечного света может свободно «бродить» по слою кремния и в некоторых случаях просто поглощаться на тыльной контакте элемента не участвуя в p-n переходе. Этот процесс называют рекомбинацией в фотоэлемента. Диэлектрический слой отражает электроны так же, как солнечные лучи и дает большему количеству электронов возможность для обеспечения фотоэффекта. И этот так же увеличивает производительность солнечной батареи.
Технология Bus Bar (BB) - это технология, по которой на поверхность ячейки устанавливают токопроводящие шины. На данный момент существуют ячейки с 2-х до 5-ти шин (2BB, 3BB, 4BB, 5BB). При уменьшении расстояния между шинами, уменьшается путь, который проходят электроны в кремнии и уменьшается зависимость температуры фотоэлемента от мощности. В результате чего фотоэлемент теряет меньше мощности и вследствие чего вырабатывается больше электроэнергии. Также при большем количестве шин и уменьшении их размеров снижается нагрузка на ячейку от снега или потока ветра, в результате чего снижается возможность образования микротрещин и горячих точек. Все это влияет на срок эксплуатации фотоэлемента. В фотоелемантах Vitovolt используется современная технология 5 ВВ.
Параметры STC и NOCT - в чем разница?
Перед поступлением в продажу солнечные батареи обязательно тестируют. Полученные по итогам сведения заносят в паспорт изделия. Общепринятыми условиями проверки является STC и NOCT.
STC (Standart Test Conditions) - стандартные тестовые условия, отражающие работу солнечной панели в идеале. Достигаются на заводе или в лаборатории при кратковременном вспышки тестера. Освещенность соответствует 1000 Вт / м2, а спектр излучения - массе воздуха 1,5. Скорость ветра равна нулю. Температура воздуха достигает 25 ° C. Данные параметры имитируют ясный весенний или осенний полдень при условии, что лучи падают на рабочую поверхность солнечного модуля под прямым углом.
NOCT (Nominal Operating Cell Temperature) - номинальная рабочая температура фотоэлемента при типичных условиях эксплуатации. Измеряется при освещении интенсивностью 800 Вт / м2, температуре воздуха 20 ° C, скорости ветра 1 м / с. Солнечную панель во время испытаний выставляют под углом 45 ° с ориентацией на юг.
Электрические характеристики:
Номинальная мощность (Pmax) - это мощность в ваттах (от 10 до 360 Вт), которая излучается солнечной батареей в час в определенных условиях испытаний (STC или NOCT). Заявленную величину тока электрогенерирующих прибор, вырабатывающий электроэнергию, должен производить при нормальной работы в номинальном режиме. Мощность зависит от количества излучения, поступающего на поверхность панели, количества, эффективности и материала фотоэлементов, качества сборки.
Напряжение при максимальной мощности (Voltage at Maximal Power Point, Umpp) - показания вольтметра при испытаниях фотоэлектрического модуля в условиях STC. Среднее значение для поликркристаличних Vitovolt - 30,98 V (В), а монокристаллических Vitovolt - 31,38 V (В),
Ток при максимальной мощности (Current at Maximum Power Point, Impp) - свидетельство амперметра при испытаниях солнечной батареи в условиях STC. Среднее значение для поликркристаличних Vitovolt - 8,80 А, а монокристаллических Vitovolt - 9,64 А.
Напряжение холостого хода (Open Circuit Voltage, Voc) - количество вольт, производимых солнечной батареей в режиме холостого хода (без нагрузки). Среднее значение для поликркристаличних Vitovolt - 37,94 V (В), а монокристаллических Vitovolt - 39,69 V (В),
Ток короткого замыкания (Short Circuit Current, Isc) - значение тока при нулевом напряжении. Среднее значение для поликркристаличних Vitovolt - 9,32 А, а монокристаллических Vitovolt - 9,69 А.
Эффективность модуля (Module Efficiency) - отношение максимальной мощности солнечной панели к выработке мощности падающего излучения на площадь електрогенерирущего устройства. Показывает, насколько результативно фотомодуль превращает энергию солнца в постоянный электрический ток. Выражается в процентах. Среднее значение для поликркристаличних Vitovolt - 16,81%, а монокристаллических Vitovolt -18,65%.
Диапазон рабочих температур (Operating Temperature) - показатель минимальной и максимальной температуры, при которых солнечный модуль функционирует нормально. Превышение указанных норм приводит к снижению производительности, ускоренной деградации, появлению «горячих» точек и микротрещин. Для панелей Vitovolt диапазон рабочих температур составляет -40 ... + 85 ° C.
Температурные коэффициенты:
Temperature Coefficients of Pmax - температурный коэффициент мощности.
Temperature Coefficients of Uoc - температурный коэффициент напряжения холостого хода.
Temperature Coefficients of Isc - температурный коэффициент устойчивости к обратному току.
Все три величины измеряются в% / К Для оценки качества солнечной панели интерес представляет температурный коэффициент Pmax. Он показывает, на сколько процентов снижается выход мощности устройства за каждый градус свыше 25 ° C. В среднем тепловой коэффициент составляет -0,45% / К ....- 0,5% / К Показатели ниже считаются преимуществом: поэтому солнечные батареи Vitovolt сохраняют высокую производительность даже в сильную жару.
Температура ячейки при NOCT - температура на поверхности кремниевой ячейки фотоэлемента. Среднее для панелей Vitovolt - 46 ° C.
Максимальное напряжение системы (Maximum System Voltage) - максимально допустимое напряжение постоянного тока для цепей с фотомодулей. Стандартная - 1000 В.
Устойчивость к обратному току (Maximum Series Fuse Rating) - максимальное значение тока, при длительном протекании которого нет перегрева устройства, защищает фотомодуль от перегрузки и короткого замыкания. Стандартная - 15 А.
Механические свойства:
Тип ячейки (Cell type) - материал изготовления и размер фотоэлемента (ячейки). Элементы, из которых состоят панели, могут быть поликристаллическими и монокристаллическими. Размер, как правило, - 156х156 мм.
Количество ячеек (Number of cells) - количество фотоэлементов в панели. В фотоэлементах Vitovolt это количество доривлюе 60 шт.
Носитель ячейки - материал из которого изготовлен ячейка фотоэлемента. В фотоэлементах Vitovolt - Етиленвиницилат (ЕВА).
Габаритные размеры модуля (Module dimensions) - высота, ширина, толщина фотоэлектрической панели в миллиметрах.
Максимальная нагрузка давлением / всасыванием - давление который выдерживает конструкция под нагрузкой снега или ветра. В фотоэлементах Vitovolt для снега 6000 Па, а ветра 2400 Па.
Распределительная или клеммная коробка (Junction box) - пластиковая коробка с крышкой, по торцам которой имеются отверстия для ввода проволоки. Находится с тыльной стороны солнечной панели. В характеристиках указывают количество диодов и степень защиты, например, IP 67.
Подключение (Connector) - тип устройства для подключения панели с руководством определенной длины и диаметром сечения. Стандарт - Multi-Contact (МС4). .
Степень защиты IP (International Protection) - международно-принятые двусмысленные коды, где первая цифра означает защиту от посторонних предметов, а вторая цифра - защита от проникновения воды. «6» в начале кода получают пыленепроницаемые устройства. Если вторая цифра «5», устройство защищено от водяных струй с любого направления, «6» - от морских волн, «7» - выдерживает кратковременное погружение в воду на глубину до метра.
Рейтинг огнестойкости (Fire Resistance Rating) - класс пожарной безопасности (А, В, С) электрогенерирующего устройства, определяется в ходе огневых испытаний по стандартам UL1703 и IEC61730.
Таким образом, в технических характеристиках фотоэлектрических модулей демонстрируют электрические, механические и температурные свойства модели. Данные получают на основе испытаний STC и NOCT.
