بررسی منحنی جریان – ولتاژ (I-V) پنل خورشیدی

در شکل فوق، منحنی جریان-ولتاژ و توان-ولتاژ یک سلول خورشیدی کریستالی را ملاحظه می کنید، در این مقاله قصد داریم، پارامترهای نمودار فوق را بررسی کنیم.

سلول های خورشیدی برق DC تولید می کنند، بنابراین توان تولیدی هر سلول برابر خواهد بود با :

P = V ✖︎ I

سلول های فتوولتائیک مانند دیودهای نوری هستند و با میزان تابشی که به آنها می رسد تولید متفاوتی خواهند داشت. ولتاژ تولیدی در آنها با مقاومت سری مواد اولیه و همچنین اتصالات فلزی کاهش پیدا می کند و جریان تولیدی نیز با مقاومت موازی (شنت) تغییر پیدا خواهد کرد.

بدیهی است زمانی که جریان صفر است یعنی حالت مدار باز را داریم، ولتاژ ما (V_oc) در حداکثر مقدار ممکن خواهد بود و زمانی که ولتاژ صفر است یعنی حالت اتصال کوتاه رخ داده است، بیشترین جریان (I_sc) را خواهیم داشت. در حالت عملیاتی یعنی زمانی که خورشید بر سلول می تابد و به مدارات و بار متصل می باشد ولتاژ و جریان چه مقدار خواهند بود و چه رفتاری خواهند داشت؟

به منحنی شکل بالا دقت کنید، تقریبا نزدیک به ولتاژ مدار باز یک زانویی در منحنی دیده می شود که آن نقطه را نقطه بیشینه توان سلول (MPP) می گویند. جریان و ولتاژ در آن نقطه را I_mp و V_mp و ضرب آن دو در هم را توان نامی P_max سلول می گویند.

شرایط تست استاندارد (STC)

برای اینکه قادر باشیم سلول های خورشیدی متفاوت و نهایتا ماژول های خورشیدی متفاوت را با یکدیگر مقایسه کنیم باید آنها را در یک شرایط یکسان بسنجیم که به این شرایط تعیین شده اصطلاحا شرایط تست استاندارد (Standard Test Condition) می گویند.

شرایط تست باید شامل سه مورد زیر باشد:

1. شدت تابش E باید 1000 w/m² باشد.
2. درجه حرارت سلول باید 25 درجه سانتی گراد باشد که می تواند 2± درجه اختلاف وجود داشته باشد.
3. طیف نور با جرم هوای AM = 1.5 باشد.

بررسی پارامترهای جریان، ولتاژ و توان در یک نمونه کاتالوگ پنل خورشیدی

به بررسی مشخصات الکتریکال یک نوع پنل خورشیدی کریستالی می پردازیم و مواردی که در داخل آن نوشته شده را بررسی می کنیم. دیتاشیت فوق مربوط به پنل خورشیدی مونوکریستال از شرکت LG می باشد که اطلاعات دو ظرفیت مختلف از آنرا در شکل ملاحظه می کنید. در اینجا اطلاعات مربوط به ظرفیت 280 وات را بررسی می کنیم.

توان نامی یا توان بیشینه 280 وات می باشد، جریان اتصال کوتاه 9.39 آمپر و ولتاژ مدار باز 38.6 ولت می باشد، همچنین جریان و ولتاژ بیشینه توان به ترتیب 8.9 آمپر و 31.5 ولت می باشد.

در اینجا دو نکته بسیار حائز اهمیت می باشد، اول آنکه از ضرب ولتاژ و جریان بیشینه توان در یکدیگر، توان بیشینه حاصل می شود و دوم اینکه این مقادیر توان، ولتاژها و جریان ها در حالت شرایط تست استاندارد رخ خواهند داد. آیا زمانی که دمای سلول از 25 درجه کمتر و یا بیشتر شود، تغییراتی در توان خواهیم داشت؟ آیا زمانی که شدت تابش از 1000 وات بر متر مربع کمتر و یا بیشتر باشد، شرائط توانی، ولتاژی و جریانی متفاوت خواهد بود؟ بله این مقادیر فقط برای حالت نامی است.