Батареи и модули → Общие сведения

Солнечные батареи и модули-общие сведения, технология.

Каталог солнечных элементов и солнечных модулей находится здесь

Солнечные батареи и модули

Солнечная батарея, солнечный модуль, фотоэлектрический модуль всеми этими названиями мы обозначаем основной компонент солнечной энергоустановки. Он дал название системам подобного типа и с него они начинаются. Солнечные модули составляются из солнечных элементов, а солнечные батареи в свою очередь составляются из солнечных модулей. Рассмотрим процесс изготовления солнечного модуля поближе. Все начинается с сортировки фотоэлементов. В одном солнечном модуле фотоэлементы должны иметь максимально близкие параметры, в противном случае один некачественный элемент может испортить всю схему, т.к. через всю цепочку последовательно спаянных элементов ток будет протекать такой как у наихудшего элемента. Солнечные элементы в модуле могут соединяться самыми разнообразными способами: последовательно, параллельно-последовательно или просто параллельно. Количество последовательно спаиваемых элементов диктуется необходимым номинальным напряжением солнечного модуля. Солнечные модули с "номиналом" на 12В состоят из 36 солнечных элементов. Напряжение максимальной мощности 36-ти солнечных элементов даже с учетом потерь при нагреве модуля на солнце обеспечивает заряд 12-ти вольтового аккумулятора. Как известно при нагреве модуля при реальной работе, а не тестировании, напряжение максимальной мощности постепенно уменьшается. Скорость снижения задается специальными коэффициентами каждым производителем. Ориентировочно это 0.002В/°С на каждый фотоэлемент. Отсчет ведется от 25°С. Причем при температурах ниже 25°С напряжение увеличивается и это нужно учитывать при подборе контроллера заряда или сетевого инвертора. Кроме этого коэффициента производители задают температурные коэффициенты для мощности и тока короткого замыкания. Чтобы увеличить мощность модуля необходимо параллельно коммутировать цепочки из последовательных солнечных элементов. К этому приходится прибегать, нужны модули определенной мощности, а коммутация маломощных модулей для достижения необходимой мощности нежелательна. Модули со стандартным напряжением 24В состоят из цепочки 72 последовательно соединенных фотоэлементов. В изделиях для космоса подобный параллельно-последовательный тип сборки модуля из мелких солнечных элементов применяется целенаправленно для повышения надежности солнечной батареи в целом, т.к. в космосе она подвергается «расстрелу» мелкими и не очень частицами, и повреждение одной из параллельных цепочек не приведет к значительной потере мощности, как если бы была вышла из строя одна цепочка из крупных фотоэлементов. Модули из 60 последовательно скоммутированных солнечных элементов применяются в системах Grid Tie или с "контроллерами технологии МРРТ" Теперь схему из элементов нужно заламинировать. Подобный способ герметизации элементов имеет несколько преимуществ. Во первых элементы надежно фиксируются на защитном стекле. Во вторых из за отсутствия воздушного зазора между покровным стеклом и элементами минимизируются потери на отражение, т.к. коэффициент преломления пленки ЭВА в кристаллизованном состоянии и коэффициент преломления стекла одинаковы - соответственно нет ненужных потерь на отражение при переходе солнечного света из одной среды в другую. Для ламинирования используется этилвинилацетантная(ЭВА) пленка, защитная пленка полиэтилентерефталат(ПЭТ) и закаленное стекло с текстурой.

1 - Герметик
2 - Стекло
3 - Герметизирующая пленка ЭВА
4 - Фотоэлементы
5 - Защитная пленка ПЭТ
6 - Алюминиевый каркас

Процесс ламинирования проходит в вакуумном ламинаторе при температуре 140-150°С. Перед этим собирается своеобразный сэндвич из стекла, двух слоев ЭВА между которыми находится электрическая схема из фотоэлементов и один слой защитной пленки ПЭТ. Под воздействие высокой температуры ЭВА расплавляется, приобретает необходимую прозрачность и надежно спекается со стеклом и тыловой ПЭТ. Адгезия ЭВА со стеклом и ПЭТ великолепная. Затем солнечный модуль проходит предварительный контроль, и в случае положительных результатов теста помещается в каркас из алюминиевого анодированного профиля. Этот профиль придает модулю окончательную герметичность при помощи силикона, а также жесткость. Стекло как упоминалось выше текстурированное. Подобный рисунок работает как антиблик и снижает потери на отражение от поверхности модуля под углами падения излучения менее 90°. Качество стекла играет немаловажную роль. Стекло применяемое при производстве солнечных модулей не содержит окислов железа и потому высокопрозрачно. По сравнению с обычным оконным гладким стеклом или стеклом марки М0 коэффициент пропускания больше на 7-10%. Следующий этап это установка с тыльной стороны модуля контактной коробки для электрических выводов модуля. Если модуль мощности более 60Вт, то при сборке схемы делается 1 или 2 отвода - средние точки. Эти средние точки нужны для установки в контактной коробке шунтирующих диодов. Эти диоды уменьшают потери мощности от частичного затенения, а также предотвращают выход модуля из строя. Для наращивания суммарной мощности СЭС модули коммутируются в более крупные массивы, которые называются солнечные батареи. Подобная модульность конструкций позволяет создавать системы неограниченной мощности. Технология сборки модулей, которую мы здесь описали в настоящий момент является наилучшей и гарантирует большой ( 25 лет и более) срок эксплуатации. Надежность солнечных батарей объясняется отсутствием в них подвижных частей и долговечностью. Мы производим стандартные модули в диапазоне мощностей 15-250Вт, а также производим модули "под заказ" в соответствии с техническими требованиями заказчика. Также мы производим расчет и установку систем "под ключ". Тип, размер, мощность и прочие параметры солнечных модулей необходимых для реализации проекта подбираются индивидуально согласно условиям эксплуатации и прочих условий. ВАХ солнечного модуля по форме полностью повторяет ВАХ отдельного фотоэлемента, она представлена на рис.4. Все солнечные модули паспортизируются при условиях идентичных тестированию фотоэлементов- STC: освещенность 1000 Вт/м2, температура - 25°С, спектр АМ1,5.

ВАХ солнечной батареи

Условные обозначения для электрических параметров следующие:

— Uн - номинальное напряжение, В;

— Uхх - напряжение холостого хода, В;

— Iкз - ток короткого замыкания, А;

— Uр - напряжение максимальной мощности, В;

— Wp - максимальная мощность, Вт;

— Iр - рабочий ток, А;

На рис.4 можно видеть все электрические параметры модуля, кроме максимальной мощности. Этот параметр можно получить перемножив Up- напряжение максимальной мощности(иначе рабочее напряжение) и Ip. Часто пользователи задают вопрос почему по их подсчетам мощности меньше паспортной. Их ошибка состоит в том, что рабочий ток солнечного модуля умножать нужно не на номинальное напряжение модуля, а на напряжение максимальной мощности.

Для получения сертификата модули отправляются в центр сертификации. Специалисты проводят испытания, по их результатам заполняют протоколы испытаний. В ходе этих сертификационных испытаний солнечные модули подвергаются следующим видам суровых испытаний:

— 200 температурных циклов от -50°С до 75°С;

—10 циклов от 75°С до -40°С при относительной влажности 85%;

— Испытание прочности на удар ледяного шара массой 200 грамм;

— Воздействие ультрафиолетового излучения.

— Воздействие высокой температуры и влажности;

— Проверка механической прочности посредством равномерно распределенной нагрузки до 2000 Пa.

Напряжение на выводах солнечного модуля появляется с первыми лучами солнца. Если это одиночный модуль, то никакой опасности нет. Но большое число последовательно соединенных модулей может генерировать смертельно опасное напряжение. Особенно это относится к солнечным системам подключаемым на вход сетевых инверторов. При эксплуатации и монтаже солнечные модули не стоит перекручивать "пропеллером", изгибать и разбирать. Не нужно концентрировать излучение на поверхности модуля, т.к. это приводит к значительному повышению температуры, что может повредить герметизацию модуля или привести к вскипанию пленки ЭВ от высокой температуры. Старайтесь использовать при монтаже инструмент с изолированными ручками или резиновые перчатки. При параллельном соединении солнечных модулей или их цепочек нужна диодная развязка или применение специального стринг-бокс-устройства для коммутации солнечных модулей параллельно-последовательно. Кроме этого стринг-бокс обеспечивает защиту от переполюсовки, а также молнии и прочих импульсных перенапряжений.

Солнечные батареи и модули

При производстве модулей нами применяются только высококачественные материалы производства РФ и стран Европы. Мы производим модули в течении 15 лет и имеем в этом деле огромный опыт. Класс защиты солнечных модулей не ниже IP65. Контактная коробка в зависимости от мощности солнечного модуля снабжена двумя или тремя диодами, минимизирующими потери при затенении.

В результате солнечные модули работоспособны:

— в температурном диапазоне –50ºС до +75ºС;

— в диапазоне атмосферного давления до 85-107 кПа;

— в диапазоне относительной влажности 0-100%;

— максимальной интенсивности дождя до 5 мм/мин;

— максимальная нагрузка снег+ветер до 2000 Па.

Выше мы описали процесс сборки солнечных модулей каркасного типа. Помимо них мы еще производим модули бескаркасного типа-серия серия МСБ. Кроме отсутствия каркаса их конструктивное отличие от каркасных модулей в том, что их рабочая поверхность защищается не стеклом, а прозрачной пленкой ПЭТ. Тыловая поверхность защищена либо подложкой из стеклотекстолита, либо такой же пленкой ПЭТ, но уже не обязательно оптически прозрачной. Такие солнечные модули обычно применяются туристами или для иных целей, где важен вес и габариты изделия. Бескаркасные солнечные модули менее устойчивы к атмосферным воздействиям по сравнению с каркаcными изделиями.
Ознакомиться с обоими типами солнечных модулей более подробно можно в разделе «Обзор продукции». Прайс лист с краткими техническими характеристиками на стандартные солнечные модули находится в разделе «Каталог продукции». Полные технические характеристики солнечных модулей стандартного ряда можно скачать здесь: «Технические характеристики каркасных солнечных модулей (3.2Мб)»