К ключевым параметрам оценки эффективности солнечных батарей и фотоэлектрических элементов относятся КПД и Fill Factor. КПД отражает эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую как фотоэлектрическими элементами, так и солнечными батареями, собранными из этих элементов. Естественно КПД солнечной батареи несколько ниже, чем элементов из которых собрана батарея - кремниевые фотоэлектрические элементы занимают менее 100% площади солнечной батареи в силу особенностей конструкции сборки. Во многих случаях считается, что чем выше КПД солнечной панели, тем лучше она будет работать.
Второй из параметров - Fill Factor, практически не упоминается в рекламных материалах производителей, несмотря на то, что является важнейшим параметром оценки эффективности. Fill Factor (Коэффициент Заполнения) - отношение реальная мощности в точке MPP (Vpmax х Ipmax) к «фиктивной» мощности, рассчитанной из параметров Vос х Isc. Типичные коммерческие солнечные батареи и элементы имеют коэффициент заполнения > 0,70. Отбракованные кристаллические элементы, как те что продаются через интернет, или фотоэлектрические элементы класса В, имеют Fill Factor, как правило, в диапазоне от 0,4 до 0,65, а в аморфных тонкопленочных солнечных батареях как правило находится в диапазоне от 0,4 до 0,7.
На рисунке ниже показаны вольт-амперные характеристики солнечных батарей с высоким и низким Fill Factor.
Как можно видеть, обе кривые вольт-амперных характеристики солнечных батарей проведены из одинаковых точек напряжения разомкнутой цепи Vос и тока короткого замыкания Isc, однако чем ниже Fill Factor, тем меньше энергии будет произведено в точке максимальной мощности Pmpp по сравнению с панелью с более высоким Fill Factor. Параметры Vос и Isc ни при каких условиях не должны использоваться для оценки мощности солнечной батареи.
В процессе производства, каждый фотоэлектрический элемент проходит ряд тестов, рассчитывается его Fill Factor. Если Fill Factor низкий (ниже 0,7), элементу присваивается класс В (grade B), как правило эти элементы продаются на розничном рынке, либо используются в конструкциях где не предъявляются требования высокой эффективности.
На рисунке выше мы видим, что теоретическая мощность является областью, включающей синий и красный секторы, а фактическая мощность это площадь в синего цвета. Fill Factor является отношением синей области к красной области. Чем выше Fill Factor солнечной панели, тем большую площадь графика занимает синий сектор, максимально приближаясь к красному.
С полной уверенностью можно сказать, что солнечная батарея с высоким Fill Factor, имеет меньше паразитных потерь, возникающих в результате последовательных и параллельных сопротивлений внутри самой ячейки.
Неискушенный читатель спросит, а как же параметр КПД солнечной батареи, который так часто можно встретить в описаниях и различных рекламных материалах производителей? Дело в том, что КПД рассчитывают при максимальной мощности солнечной панели Pmpp, которая в свою очередь измеряется при определенных условиях - освещенность 1000 ватт на метр квадратный, температура поверхности панели +25 градусов, 1,5 АМ. Не вдаваясь в подробности тестовой процедуры, процесс можно описать как кратковременную вспышку с необходимой интенсивностью светового потока требуемого спектра.
В условиях реальной эксплуатации, солнечная батарея работает 95% времени в абсолютно других условиях, с отличной от тестовых освещенностью либо температурой, что приводит к изменению рабочей точки максимальной мощности Pmpp, которая определяется текущими значениями Vpmax и Ipmax для данных условий. При слабой освещенности либо высокой температуре элемента, больше сказываются паразитные потери, возникающие в солнечном элементе. Выше мы уже определили, более высокий Fill Factor свидетельствует о высоком качестве элемента. Таким образом, при изменении внешних условий эксплуатации, относительно тестовых условий, от солнечной батареи с высоким Fill Factor можно ожидать большей эффективности во всем диапазоне освещенности и температур, относительно солнечной батареи с низким Fill Factor, но при одинаковых заявленых КПД и мощности в условиях STC (Standard Test Conditions).
Надеемся эта статья поможет вам правильно выбрать солнечную батарею для дома.
Комментарии
Пока нет комментариев