Изучение солнечных фотоэлектрических элементов

Электрические характеристики солнечной панели

Солнечная панель может работать при любой комбинации напряжения и тока. Однако в реальности она работает в одной точке в данное время. Эта точка выбирается не панелью, а элек­трическими характеристиками цепи, к которой данная панель (или солнечная батарея) подключена.

На практике солнечная панель работает при комбинации тока и напряжения, когда вырабатывается достаточная мощность. Лучшее их сочетание называется точкой максимальной мощно­сти (ТММ). Соответствующие напряжение и ток обозначаются U_p (номинальное напряжение) и /_р (номинальный ток). Именно для этой точки определяются номинальная мощность и КПД солнеч­ной панели.

При прямом соединении солнечной панели к аккумуляторной батарее (АБ) она работает при напряжении, равном напряжению аккумуляторной батареи в данный момент. По мере заряда АБ ее напряжение растет, поэтому панель может работать в диапазоне от 10 до 14,5 В (для панели с номинальным напряжением 12 В; для панелей с номинальным напряжением 24 В значения напря­жения нужно умножить на 2). Почему нельзя сделать панели так, чтобы они выдавали 12 В? Если сделать так, то панели будут вы­давать необходимое для заряда АБ напряжение только когда они холодные, в идеальном состоянии и при ярком солнце. Обычно таких условий не бывает в реальности. Поэтому панели должны иметь запас по напряжению для возможности заряжать АБ при пониженной освещенности, под пылью и нагретыми на солнце. Вопреки логике, солнечные панели работают лучше в холодную погоду. В нормальных условиях, когда солнечная панель нагре­вается до 40-45 °С, ее мощность снижается на 15-17% [7].

Итак, для заряда АБ напряжением 12 В необходимо довести напряжение панели до 14,5 В (или даже до 15 В при заряде при низких температурах). Напряжение солнечной панели в реальных условиях оказывается ниже номинального. Во-первых, при нагревании солнечной панели ее напряжение снижается пример­но на 0,5 В. Во-вторых, существуют потери напряжения в соеди­нительных проводах. Также редко бывает, что уровень освещен­ности равен 1000 Вт/м². Все это приводит к тому, что реальное напряжение на панели снижается, и в действительности оказыва­ется очень близким к 14,5 В. С другой стороны, при низких тем­пературах напряжение может быть больше номинального.