חישוב הספק, יעילות ייצור חשמל וחיי שירות של פאנלים סולאריים

פאנל סולארי הוא מכשיר הממיר את קרינת השמש באופן ישיר או עקיף לאנרגיה חשמלית באמצעות האפקט הפוטואלקטרי או האפקט הפוטוכימי על ידי קליטת אור השמש.החומר העיקרי של רוב הפאנלים הסולאריים הוא "סיליקון".הפוטונים נספגים בחומר הסיליקון;האנרגיה של הפוטונים מועברת לאטומי הסיליקון, מה שגורם לאלקטרונים לעבור ולהפוך לאלקטרונים חופשיים המצטברים משני צידי צומת ה-PN ויוצרים הבדל פוטנציאל.כאשר המעגל החיצוני מופעל, תחת פעולת המתח הזה, יזרום זרם דרך המעגל החיצוני כדי ליצור הספק פלט מסוים.המהות של תהליך זה היא: תהליך המרת אנרגיית הפוטון לאנרגיה חשמלית.

חישוב כוח פאנל סולארי

מערכת ייצור החשמל של AC סולארית מורכבת מפאנלים סולאריים, בקרי טעינה, ממירים וסוללות;מערכת ייצור חשמל DC סולארית אינה כוללת את המהפך.על מנת לאפשר למערכת ייצור החשמל הסולארית לספק כוח מספיק לעומס, יש צורך לבחור באופן סביר כל רכיב בהתאם להספק של המכשיר החשמלי.קח כוח פלט של 100W והשתמש בו במשך 6 שעות ביום כדוגמה כדי להציג את שיטת החישוב:

1. ראשית, חשב את צריכת הוואט-שעה ליום (כולל אובדן המהפך): אם יעילות ההמרה של המהפך היא 90%, אז כאשר הספק המוצא הוא 100W, הספק המוצא בפועל צריך להיות 100W/90% =111W;אם הוא בשימוש במשך 5 שעות ביום, הספק הפלט הוא 111W*5 שעות=555Wh.

2. חשב את הפאנל הסולארי: לפי זמן השמש האפקטיבי היומי של 6 שעות, ובהתחשב ביעילות הטעינה וההפסד בתהליך הטעינה, הספק המוצא של הפאנל הסולארי צריך להיות 555Wh/6h/70%=130W.ביניהם, 70% הוא ההספק בפועל שמשתמש בפאנל הסולארי בתהליך הטעינה.

יעילות ייצור חשמל של פאנל סולארי

יעילות ההמרה הפוטואלקטרית של אנרגיית השמש של סיליקון חד גבישי היא עד 24%, שהיא יעילות ההמרה הפוטואלקטרית הגבוהה ביותר מבין כל סוגי התאים הסולאריים.אבל תאים סולאריים סיליקון חד-גבישיים הם כל כך יקרים לייצור עד שהם עדיין לא נמצאים בשימוש נרחב ואוניברסלי במספרים גדולים.תאים סולריים סיליקון פוליגריסטליים זולים יותר מתאי סיליקון חד גבישי מבחינת עלות הייצור, אך יעילות ההמרה הפוטואלקטרית של תאים סולריים סיליקון פוליגריסטליים נמוכה בהרבה.בנוסף, חיי השירות של תאים סולאריים סיליקון פוליגריסטליים קצרים יותר מאלו של תאים סולאריים סיליקון חד גבישי..לכן, מבחינת ביצועי העלות, תאים סולריים סיליקון חד-גבישיים טובים מעט יותר.

חוקרים מצאו שחלק מחומרי מוליכים למחצה מורכבים מתאימים לסרטי המרה פוטואלקטריים סולאריים.לדוגמה, CdS, CdTe;מוליכים למחצה מורכבים III-V: GaAs, AIPInP וכו';תאים סולריים בסרט דק העשויים ממוליכים למחצה אלה מראים יעילות המרה פוטו-אלקטרית טובה.חומרים מוליכים למחצה עם פערי פסי אנרגיה מרובים יכולים להרחיב את הטווח הספקטרלי של ספיגת אנרגיית השמש, ובכך לשפר את יעילות ההמרה הפוטואלקטרית.כך שמספר רב של יישומים מעשיים של תאים סולאריים בסרט דק מציגים סיכויים רחבים.בין חומרי מוליכים למחצה מרובי רכיבים אלה, Cu(In,Ga)Se2 הוא חומר מעולה סופג אור שמש.על בסיסו ניתן לתכנן תאים סולאריים בסרט דק עם יעילות המרה פוטו-אלקטרית גבוהה משמעותית מסיליקון, ושיעור ההמרה הפוטואלקטרי שניתן להשיג הוא 18%.

תוחלת חיים של פאנלים סולאריים

חיי השירות של פאנלים סולאריים נקבעים על פי החומרים של תאים, זכוכית מחוסמת, EVA, TPT וכו'. ככלל, חיי השירות של פאנלים מתוצרת יצרנים המשתמשים בחומרים טובים יותר יכולים להגיע ל-25 שנים, אך עם השפעת הסביבה, תאים סולאריים החומר של הלוח יזדקן עם הזמן.בנסיבות רגילות, ההספק יוחלש ב-30% לאחר 20 שנות שימוש, וב-70% לאחר 25 שנות שימוש.