Структура солнечных модулей и системы слежения за солнцем

На одном солнечном модуле находится один кристаллический кремниевый солнечный элемент с площадью поверхности приблизительно 100х100 см. Один такой модуль генерирует ток мощностью приблизительно 3 A при напряжении 0,5 V при полном воздействии солнечного света.

Всего каких-то пять лет назад типичная солнечная батарея была сделана из кристаллического кремния и состояла из 30-36 солнечных элементов, соединенных последовательно с питанием, достигающим максимального напряжения приблизительно 50 V.

В наше время для использования пригодны солнечные батареи с максимальной мощностью питания до 300 W. Такая солнечная батарея состоит более чем из 100 солнечных элементов, которые соединены перекрестными схемами.

Структура солнечной панели

Визуальная структура солнечной панели

Верхние слои солнечного модуля прозрачные. Внешний слой покрыт стеклом и защищает остальную нижнюю часть устройства от шероховатой среды. Он также не пропускает воду, пар и газообразные загрязнители, которые могли бы вызвать коррозию элемента, если бы проникли в батарею во время использования.

Стекло обычно укрепляется, чтобы защитить солнечную батарею от града или ветра. Оно приклеивается на солнечную батарею прозрачным скотчем. Солнечная батарея, как правило, покрывается антиотражающим покрытием. Некоторые производители солнечных батарей также вытравливают или офактуривают поверхность элемента, чтобы дальше уменьшить отражение.

Нижний слой солнечных батарей называют задним контактом. Он является металлической пленкой, которая в соединении с передним контактом формирует мост к внешнему контуру. Задняя часть солнечных модулей обычно так же покрывается слоем стекла. В большинстве солнечных батарей опора из алюминия или составного материала, который придает необходимую неподвижность. Таким образом, устройство можно монтировать различными способами и в разных местах. Технология разработки тонкопленочных солнечных панелей из аморфного кремния немного отличается, но принцип работы солнечных батарей остается тем же.

Оптимальные условия для работы системы солнечной батареи присутствуют только в том случае, если излучение на солнечном участке генератора непрерывно вертикально направлено к солнцу. Проще говоря, для того чтобы на солнечный модуль постоянно попадали солнечные лучи, нужна система для постоянного регулирования солнечной панели к солнцу. Такие системы называются системами отслеживания.

Солнечный модуль на системе слежения

Солнечный модуль на системе слежения

Системы отслеживания солнца бывают двух видов:

  • с одной осью (полярные средства отслеживания – горизонтальные средства отслеживания);
  • с двумя осями (активные средства отслеживания или пассивные средства отслеживания).

Отслеживающие системы с одной осью перемещаются только в один угол. Таким образом, солнце перпендикулярно модулю только в одной плоскости. Лучшие условия для систем отслеживания с одной осью достигаются, если ось параллельна оси земли. Для поддерживания точности эти солнечные системы отслеживания регулируются вручную, чтобы компенсировать сезонные эклиптические сдвиги, которые происходят осенью, зимой, весной и летом.

В отслеживающих системах с двумя осями солнце всегда перпендикулярно батарее. Эти типы средств отслеживания используют двигатели для управления перемещениями посредством программируемых контроллеров, микропроцессоров или контролирующих устройств GPS. Они обеспечивают точное отслеживание солнечного перемещения. Программы в пределах блока управления используют комбинацию солнечных алгоритмов перемещения, регулирующих вращательное перемещение оси в направлениях, которые постоянно поддерживают минимальный угол косинуса в течение всех сезонов.

Вращательный механизм пассивного средства отслеживания основан на использовании низкокипящих сжатых газов, перемещающихся или смещающихся с восточной на западную сторону солнечного средства отслеживания солнечным теплом, которое преобразует жидкость в газ, заставляя солнечное средство отслеживания наклоняться с одной стороны на другую.

Пассивное солнечное средство отслеживания по сравнению с системами отслеживания с одной или двумя осями, как полагают, имеет ненадежную эффективность. Однако оно действительно обеспечивают лучшую солнечную выходную производительность, чем солнечная платформа крепления с фиксированным углом.