Какие факторы влияют на максимальную выходную мощность фотоэлектрических модулей?

Фотоэлектрические модули являются основной частью фотоэлектрических систем выработки электроэнергии. Их функция заключается в преобразовании солнечной энергии в электрическую и передаче её в батареи для хранения или для обеспечения работы нагрузки. Для фотоэлектрических модулей очень важна выходная мощность. Итак, какие факторы влияют на максимальную выходную мощность фотоэлектрических модулей?

1. Температурные характеристики фотоэлектрических модулей
Фотоэлектрические модули обычно имеют три температурных коэффициента: напряжение холостого хода, ток короткого замыкания и пиковую мощность. При повышении температуры выходная мощность фотоэлектрических модулей снижается. Пиковый температурный коэффициент основных представленных на рынке фотоэлектрических модулей из кристаллического кремния составляет приблизительно -0,38–0,44 %/°C. То есть, при каждом повышении температуры на один градус выработка электроэнергии фотоэлектрическими модулями снижается примерно на 0,38%. Температурный коэффициент тонкопленочных солнечных элементов будет значительно лучше. Например, температурный коэффициент селенида меди-индия-галлия (CIGS) составляет всего -0,1–0,3%, а температурный коэффициент теллурида кадмия (CdTe) — около -0,25%, что в обоих случаях лучше, чем у элементов из кристаллического кремния.

2. Старение и ослабление
При длительной эксплуатации фотоэлектрических модулей будет наблюдаться постепенное снижение мощности. Максимальное снижение в первый год составляет около 3%, а ежегодное снижение в течение следующих 24 лет — около 0,7%. На основе этих расчетов фактическая мощность фотоэлектрических модулей через 25 лет может по-прежнему достигать около 80% от первоначальной мощности.
Существует два основных типа старения, приводящего к ослаблению иммунитета:
1) Снижение характеристик, вызванное старением самой батареи, в основном зависит от типа батареи и процесса её производства.
2) Затухание сигнала, вызванное старением упаковочных материалов, в основном зависит от процесса производства компонентов, упаковочных материалов и условий окружающей среды. Ультрафиолетовое излучение является важной причиной ухудшения характеристик основных материалов. Длительное воздействие ультрафиолетовых лучей приводит к старению и пожелтению ЭВА и задней панели (структуры ТПЭ), что вызывает снижение светопропускания компонентов и, следовательно, снижение мощности. Кроме того, растрескивание, перегрев, износ от ветра и песка и т.д. являются распространенными факторами, ускоряющими снижение мощности компонентов.
Это требует от производителей компонентов строгого контроля при выборе материалов EVA и объединительных плат для уменьшения ослабления мощности компонентов, вызванного старением вспомогательных материалов.

3. Начальное светоиндуцированное ослабление компонентов
Первоначальное светоиндуцированное снижение мощности фотоэлектрических модулей приводит к значительному падению выходной мощности в первые несколько дней использования, после чего она стабилизируется. Различные типы батарей имеют разную степень светоиндуцированного ослабления:
В кремниевых пластинах p-типа (легированных бором) кристаллического кремния (монокристаллических/поликристаллических) освещение или инжекция тока вызывают образование комплексов бора с кислородом в кремниевых пластинах, что сокращает время жизни неосновных носителей заряда, вызывая тем самым рекомбинацию некоторых фотогенерированных носителей, снижение эффективности ячейки и светоиндуцированное ослабление.
С другой стороны, эффективность фотоэлектрического преобразования солнечных элементов на основе аморфного кремния значительно снизится в течение первого полугода эксплуатации и в конечном итоге стабилизируется на уровне примерно 70–85% от первоначальной эффективности преобразования.
В солнечных элементах HIT и CIGS практически отсутствует ослабление сигнала, вызванное светом.

4. Защита от пыли и дождя
Электростанция представляет собой единое целое, состоящее из множества батарейных панелей, соединенных последовательно и параллельно. Согласно школьным знаниям физики, если в последовательной цепи обрывается одна точка, разрывается вся цепь. Если обрывается одна из параллельных цепей, остальные цепи остаются соединенными. Принцип работы батарейных компонентов аналогичен. В цепочке фотоэлектрических панелей одна панель блокируется, и путь тока ограничивается. Независимо от того, сколько электроэнергии вырабатывают другие панели в цепочке, они не могут полностью её передать.
Если использовать теорию бочки, то количество воды, которое может вместить бочка, определяется самой короткой доской. Остальные доски бесполезны, независимо от их длины. Заблокированная панель — это короткая доска бочки, от которой зависит выработка электроэнергии всей цепочкой панелей.

5. Несоответствие последовательного соединения компонентов.
Несоответствие последовательного соединения фотоэлектрических модулей наглядно объясняется эффектом бочки. Вместимость деревянной бочки ограничена самой короткой деревянной доской; выходной ток фотоэлектрического модуля ограничен наименьшим током среди последовательно соединенных модулей. Фактически, между компонентами будет наблюдаться определенное отклонение мощности, поэтому несоответствие компонентов приведет к определенным потерям мощности.
Вышеуказанные пять пунктов являются основными факторами, влияющими на максимальную выходную мощность фотоэлектрических модулей и приводящими к долговременным потерям мощности. Поэтому последующая эксплуатация и техническое обслуживание фотоэлектрических электростанций имеют большое значение, поскольку позволяют эффективно снизить потери прибыли, вызванные отказами.