Основная ячейка солнечных панелей — полупроводниковый преобразователь с фотовольтаическим эффектом (фотопреобразователь), который под действием солнечного излучения генерирует постоянный электрический ток.
Основная ячейка солнечных панелей — полупроводниковый преобразователь с фотовольтаическим эффектом (фотопреобразователь), который под действием солнечного излучения генерирует постоянный электрический ток. При этом электродвижущая сила (ЭДС) не зависит от величины ячейки, но снижается с ростом температуры элемента.
Если к фотопреобразователю подключить нагрузку, то по закону Ома через нее начнет протекать электрический ток. Существует оптимальное сопротивление нагрузки, при котором выделяется наибольшая электрическая мощность. Для каждого фотоэлемента подбирается свое Rоп, обеспечивающее максимальный коэффициент полезного действия ячейки.
Для практических целей величины электрического тока и напряжения с одного фотопреобразователя недостаточно, поэтому элементы объединяются между собой с помощью разных типов соединения:
- последовательно подключенные фотоэлектрические ячейки позволяют генерировать напряжение, равное сумме напряжений каждой из них;
- параллельное соединение аналогичным образом увеличивает ток.
Комбинируя параллельно и последовательно коммутированные фотопреобразователи, удается получить солнечную панель с требуемыми унифицированными рабочими параметрами.
Для устранения паразитных токов в неосвещенных солнечных элементах они шунтируются полупроводниковыми диодами. Без шунтов затененные участки стали бы потребителями тока, вырабатываемого по соседству, что привело бы к перегреву и выходу их из строя.
Конечная солнечная батарея собирается из таких модулей.
Дополнительное электротехническое оборудование
Фактические выходные электрические параметры зависят от освещенности солнечной батареи и очень изменчивы. Такое питание совершенно не подходит для современной техники. Чтобы его стабилизировать, к гелиокомплексу подключаются энергоемкие аккумуляторы.
Контроллер управляет процессом заряда и разряда, не позволяя аккумуляторам потерять больше 20% емкости или перезарядиться. Благодаря этому современные АКБ остаются работоспособными по 10-12 лет.
Большинство приборов нуждаются в переменном токе. Преобразованием постоянного тока в переменный заданной частоты и напряжения занимается инвертор.
Если солнечная электростанция разрабатывается как сетевая, то аккумуляторы не нужны. Сгенерированное электричество преобразуется в переменное и сразу отдается в централизованную сеть.
