วิธีการกำหนดกำลังวัตต์ของแผงโซลาร์เซลล์

วิธี การกำหนดกำลังไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์

แผงโซลาร์เซลล์คืออะไร?

แผงโซลาร์เซลล์เป็นอุปกรณ์ที่แปลงรังสีจากแสงอาทิตย์โดยตรงหรือโดยอ้อมให้เป็นพลังงานไฟฟ้าผ่านปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกหรือปรากฏการณ์โฟโตเคมีโดยการดูดซับแสงแดด เนื่องจากมีขนาดใหญ่มาก การใช้งานทั่วไปจึงมีข้อจำกัดบางประการ

เมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ทั่วไปและแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ เซลล์แสงอาทิตย์ประหยัดพลังงานมากกว่าและเป็นผลิตภัณฑ์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่า

ในปัจจุบัน วัสดุซิลิคอนผลึก (รวมถึงซิลิคอนผลึกหลายเหลี่ยมและซิลิคอนผลึกเดี่ยว) เป็นวัสดุสำคัญที่สุดสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ โดยมีส่วนแบ่งการตลาดมากกว่า 90% และจะยังคงเป็นวัสดุหลักสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ต่อไปอีกนานในอนาคต เทคโนโลยีการผลิตวัสดุซิลิคอนผลึกหลายเหลี่ยมอยู่ในมือของโรงงาน 10 แห่งจาก 7 บริษัทใน 3 ประเทศ ได้แก่ สหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น และเยอรมนี มาเป็นเวลานาน ส่งผลให้เกิดการปิดกั้นทางเทคโนโลยีและการผูกขาดตลาด ความต้องการซิลิคอนผลึกหลายเหลี่ยมส่วนใหญ่มาจากอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และเซลล์แสงอาทิตย์

ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าของเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนผลึกเดี่ยวอยู่ที่ประมาณ 18% และสูงสุดที่ 24% ซึ่งเป็นประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าที่สูงที่สุดในบรรดาเซลล์แสงอาทิตย์ทุกประเภท แต่ต้นทุนการผลิตสูงมากจนไม่สามารถนำมาใช้ได้อย่างแพร่หลาย เนื่องจากซิลิคอนผลึกเดี่ยวโดยทั่วไปจะถูกห่อหุ้มด้วยกระจกนิรภัยและเรซินกันน้ำ จึงมีความทนทานและมีอายุการใช้งานยาวนานถึง 25 ปี

กระบวนการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนผลึกหลายเหลี่ยมคล้ายคลึงกับเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนผลึกเดี่ยว แต่ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงเป็นไฟฟ้าของเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนผลึกหลายเหลี่ยมนั้นต่ำกว่ามาก โดยมีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงเป็นไฟฟ้าประมาณ 16% ในแง่ของต้นทุนการผลิตนั้นถูกกว่าเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนผลึกเดี่ยว วัสดุง่ายต่อการผลิต ประหยัดพลังงาน และต้นทุนการผลิตโดยรวมต่ำกว่า ดังนั้นจึงมีการพัฒนาอย่างมาก นอกจากนี้ อายุการใช้งานของเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนผลึกหลายเหลี่ยมยังสั้นกว่าเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนผลึกเดี่ยว ในแง่ของความคุ้มค่า เซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนผลึกเดี่ยวจึงดีกว่าเล็กน้อย

1. แผงโซลาร์เซลล์กำลังวัตต์ต่ำสามารถวัดได้ แต่แผงโซลาร์เซลล์กำลังวัตต์สูงไม่สามารถวัดได้ด้วยมัลติมิเตอร์เพียงอย่างเดียว

ค่าแรงดันไฟฟ้าขาออกที่วัดได้เมื่อวางเซลล์แสงอาทิตย์ไว้ใต้แหล่งกำเนิดแสง 100 มิลลิวัตต์/ตารางเซนติเมตร และวงจรขาออกของเซลล์แสงอาทิตย์เปิดอยู่ ใช้มัลติมิเตอร์ในโหมดวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง โดยต่อสายวัดสีแดงเข้ากับขั้วบวกของแผงแบตเตอรี่ และต่อสายวัดสีดำเข้ากับขั้วลบของแผงแบตเตอรี่เพื่อทำการวัด

กระแสลัดวงจร: หมายถึงกระแสที่ไหลผ่านเซลล์แสงอาทิตย์เมื่อขั้วเอาต์พุตลัดวงจรภายใต้การฉายแสงจากแหล่งกำเนิดแสงมาตรฐาน วิธีทั่วไปในการวัดกระแสลัดวงจรคือการต่อแอมมิเตอร์ที่มีความต้านทานภายในน้อยกว่า 1 โอห์ม เข้ากับปลายทั้งสองข้างของเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อทำการวัด

ใช้โหมดวัดกระแสตรง (DC current) ของมัลติมิเตอร์ โดยต่อสายวัดสีแดงเข้ากับขั้วบวกของแผงโซลาร์เซลล์ และต่อสายวัดสีดำเข้ากับขั้วลบของแผงโซลาร์เซลล์

การคำนวณ:

กำลังเอาต์พุตสูงสุด (Pm): แรงดันไฟฟ้าใช้งานเอาต์พุตสูงสุด (Vpm) × กระแสไฟฟ้าใช้งานเอาต์พุตสูงสุด (Ipm)

แผงโซลาร์เซลล์มีหลายขนาด เช่น 18V, 36V เป็นต้น ไฟถนนระบบ 12V สามารถใช้แผงโซลาร์เซลล์ขนาด 18V ต่อขนานกันได้ ไฟถนนระบบ 24V สามารถใช้แผงโซลาร์เซลล์ขนาด 36V หรือแผงโซลาร์เซลล์ขนาด 18V สามารถต่ออนุกรมกันได้

ในปัจจุบัน แผงโซลาร์เซลล์ขนาด 100W, 250W, 300W ถึง 345W (ประมาณ 1m*2m) เป็นที่นิยมใช้กันทั่วไป และแผงโซลาร์เซลล์ขนาด 470W ถือว่าใหญ่มาก ตัวควบคุมอินเวอร์เตอร์ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์มีความสำคัญมาก และปัจจุบัน mPPt ถือเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด

2. แผงโซลาร์เซลล์ที่มีจำหน่ายในท้องตลาดปัจจุบัน:

ซิลิคอนผลึกเดี่ยว: 125 มม.*125 มม., กำลังไฟ: 2.5W-2.7W (วัตต์/มม.)

โพลีซิลิคอน: 156 มม.*156 มม., กำลังไฟ: 3-4 วัตต์

ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานของเซลล์ = กำลังไฟฟ้า/พื้นที่

ตัวอย่างเช่น: 2.5W/(125mm*125mm*0.99) มุมที่หายไปของผลึกเดี่ยว

เรียนรู้จากตัวอย่าง:

พื้นที่แปลงหน่วยวัตต์: 2.5 วัตต์/1000 = 0.00259 วัตต์/ตารางเมตร

พื้นที่: 125 มม. * 125 มม. * 0.99 = 0.01546 ตารางเมตร

ประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน: กำลังไฟฟ้า/พื้นที่ = 0.00259/0.01546 = 0.1675

กล่าวคือ ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานของเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์ขนาด 2.5 วัตต์ สามารถสูงถึง 16.8%

3. แผงโซลาร์เซลล์แรงดัน 12V (36 ชิ้น) หรือ 24V (72 ชิ้น)

เรียนรู้จากตัวอย่าง:

วิธีทำแผงโซลาร์เซลล์ขนาด 120 วัตต์/24 โวลต์

120W/72=1.67

1.67*2=3.3W

ในทางกลับกัน สามารถอนุมานได้ว่าสามารถลดขนาดลงได้ครึ่งหนึ่งของเซลล์โพลีคริสตัลไลน์ขนาด 3.3 วัตต์: 3.3*1/2*72 = 119 วัตต์ (ขนาดของเซลล์แสงอาทิตย์อาจมีความคลาดเคลื่อนเล็กน้อย มีค่าเผื่อ 5%)

4. แรงดันไฟฟ้าใช้งานของแผงโซลาร์เซลล์

แรงดันไฟฟ้าของเซลล์เดี่ยว: 0.48V~0.5V

แรงดันไฟฟ้าใช้งานปกติของแผงแบตเตอรี่ระบบ 12V คือ 17.5V และแรงดันไฟฟ้าใช้งานของแผงแบตเตอรี่ระบบ 24V คือประมาณ 35V; (0.48V~0.5V )*36=(17.28~18) (0.48V~0.5V )*72=(34.5~36)

5. การคำนวณคุณสมบัติของแผงโซลาร์เซลล์:

การจัดเรียงแผงมาตรฐาน: 4*9 หรือ 6*12

เรียนรู้จากตัวอย่าง:

การคำนวณพื้นที่แผงโซลาร์เซลล์แบบโมโนคริสตัลไลน์ 90W/12V:

แบตเตอรี่ 90W สามารถเป็น 2.5W*36 ก้อนได้ โดยจัดเรียงแบบ 4*9 ทำให้แบตเตอรี่ 2.5 วัตต์หนึ่งก้อนมีขนาด 125*125 มม.

ความกว้างคือ: 4*125 = 500 + 45 (ช่องว่างระหว่างเซลล์และความยาวของกรอบ) = 545 มม.

ความยาวคือ: 9 * 125 = 1125 + 80 (ช่องว่างระหว่างเซลล์ กล่องเชื่อมต่อ และความยาวเฟรม) = 1205 มม.

ผลลัพธ์ : ดังนั้นขนาดของ แผง โซลาร์เซลล์ แบบโมโนคริสตัลไลน์ขนาด 90 วัตต์ คือ 545*1205 มม .

การคำนวณพื้นที่แผงโซลาร์เซลล์แบบโพลีคริสตัลไลน์ 120W/24V:

120W/24V สามารถเป็น 3.3W (ตัดครึ่ง)*72 ได้

เมื่อจัดเรียงตามแบบ 6*12 เซลล์แต่ละเซลล์จะมีขนาด 156*156 มม.

ความกว้างคือ: 6*156 = 936 + 45 (ช่องว่างระหว่างเซลล์และความยาวของกรอบ) = 992 มม.

ความยาวคือ: 12*156/2+80 (ช่องว่างระหว่างเซลล์ กล่องเชื่อมต่อ และความยาวของกรอบ) = 1020 มม.

ผลลัพธ์ : ดังนั้นขนาดของ แผง โซลาร์เซลล์ แบบโพลีคริสตัลไลน์ขนาด 120 วัตต์ คือ 992*1020 มม .