Mảng quang điện mặt trời
Nếu các tấm pin mặt trời quang điện được tạo thành từ các tế bào quang điện riêng lẻ được kết nối với nhau, thìMảng quang điện mặt trời, còn được gọi đơn giản làMảng năng lượng mặt trờilà một hệ thống được tạo thành từ một nhóm các tấm pin mặt trời được kết nối với nhau.
Do đó, một mảng quang điện là nhiều tấm pin mặt trời được nối dây điện với nhau để tạo thành một hệ thống lắp đặt PV (hệ thống PV) lớn hơn nhiều được gọi là mảng, và nói chung tổng diện tích bề mặt của mảng càng lớn, nó sẽ tạo ra càng nhiều điện mặt trời.
Một hệ thống quang điện hoàn chỉnh sử dụng mảng quang điện làm nguồn chính để tạo ra nguồn cung cấp điện. Lượng năng lượng mặt trời được tạo ra bởi một bảng điều khiển hoặc mô-đun quang điện duy nhất là không đủ để sử dụng chung.
Hầu hết các nhà sản xuất sản xuất một bảng quang điện tiêu chuẩn với điện áp đầu ra là 12V hoặc 24V. Bằng cách kết nối nhiều bảng PV đơn nối tiếp (cho yêu cầu điện áp cao hơn) và song song (đối với yêu cầu dòng điện cao hơn), mảng PV sẽ tạo ra công suất đầu ra mong muốn.
Một mảng năng lượng mặt trời quang điện
Các tế bào quang điện và tấm pin chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện dòng điện một chiều (DC). Kết nối của các tấm pin mặt trời trong một mảng quang điện duy nhất giống như kết nối của các tế bào PV trong một bảng điều khiển duy nhất.
Các bảng trong một mảng có thể được kết nối điện với nhau theo chuỗi, song song hoặc hỗn hợp của cả hai, nhưng nói chung kết nối tiếp được chọn để tăng điện áp đầu ra. Ví dụ, khi hai tấm pin mặt trời được nối với nhau nối tiếp, điện áp của chúng được tăng gấp đôi trong khi dòng điện vẫn giữ nguyên.
Kích thước của một mảng quang điện có thể bao gồm một vài mô-đun PV riêng lẻ hoặc các tấm được kết nối với nhau trong môi trường đô thị và được gắn trên sân thượng, hoặc có thể bao gồm hàng trăm tấm PV được kết nối với nhau trong một lĩnh vực để cung cấp năng lượng cho cả thị trấn hoặc khu phố. Tính linh hoạt của mảng quang điện mô-đun (hệ thống PV) cho phép các nhà thiết kế tạo ra các hệ thống năng lượng mặt trời có thể đáp ứng nhiều nhu cầu điện khác nhau, bất kể lớn hay nhỏ.
Điều quan trọng cần lưu ý là các tấm quang điện hoặc mô-đun từ các nhà sản xuất khác nhau không nên trộn lẫn với nhau trong một mảng duy nhất, ngay cả khi công suất, điện áp hoặc đầu ra hiện tại của chúng trên danh nghĩa là tương tự nhau. Điều này là do sự khác biệt trong các đường cong đặc trưng I-V của pin mặt trời cũng như phản ứng quang phổ của chúng có khả năng gây ra tổn thất không khớp bổ sung trong mảng, do đó làm giảm hiệu quả tổng thể của nó.
Các đặc tính điện của mảng quang điện
Các đặc tính điện của mảng quang điện được tóm tắt trong mối quan hệ giữa dòng điện đầu ra và điện áp. Lượng và cường độ cách điện mặt trời (bức xạ mặt trời) kiểm soát lượng dòng điện đầu ra (I) và nhiệt độ hoạt động của pin mặt trời ảnh hưởng đến điện áp đầu ra (V) của mảng PV. Các đường cong của bảng quang điện ( I-V ) tóm tắt mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp được đưa ra bởi các nhà sản xuất và được đưa ra như sau:
Thông số mảng năng lượng mặt trời
VOC = điện áp hở mạch:- Đây là điện áp tối đa mà mảng cung cấp khi các thiết bị đầu cuối không được kết nối với bất kỳ tải nào (điều kiện mạch hở). Giá trị này cao hơn nhiều so với Vmax liên quan đến hoạt động của mảng PV được cố định bởi tải. Giá trị này phụ thuộc vào số lượng tấm PV được kết nối với nhau theo chuỗi.
ISC = dòng ngắn mạch- Dòng điện cực đại được cung cấp bởi mảng PV khi các đầu nối đầu ra bị đoản mạch với nhau (điều kiện ngắn mạch). Giá trị này cao hơn nhiều so với Imax liên quan đến dòng điện mạch hoạt động bình thường.
Pmax = điểm công suất tối đa- Điều này liên quan đến điểm mà năng lượng được cung cấp bởi mảng được kết nối với tải (pin, biến tần) ở giá trị tối đa của nó, trong đó Pmax = Imax x Vmax. Điểm công suất cực đại của mảng quang điện được đo bằng Watts (W) hoặc Watts cực đại (Wp).
FF = hệ số lấp đầy -Hệ số lấp đầy là mối quan hệ giữa công suất tối đa mà mảng thực sự có thể cung cấp trong điều kiện hoạt động bình thường và tích của điện áp mạch hở nhân với dòng ngắn mạch, (Voc x Isc) Giá trị hệ số lấp đầy này đưa ra ý tưởng về chất lượng của mảng và hệ số lấp đầy càng gần với 1 (thống nhất), mảng càng có thể cung cấp nhiều năng lượng. Giá trị điển hình là từ 0,7 đến 0,8.
% eff = phần trăm hiệu quả -Hiệu suất của mảng quang điện là tỷ lệ giữa công suất điện tối đa mà mảng có thể tạo ra so với lượng bức xạ mặt trời chiếu vào mảng. Hiệu suất của một mảng năng lượng mặt trời điển hình thường thấp ở khoảng 10-12%, tùy thuộc vào loại tế bào (đơn tinh thể, đa tinh thể, màng vô định hình hoặc màng mỏng) đang được sử dụng.
Các đường cong đặc điểm I-V quang điện cung cấp cho các nhà thiết kế thông tin cần cấu hình các hệ thống có thể hoạt động càng gần càng tốt với điểm công suất cực đại. Điểm công suất cực đại được đo khi mô-đun PV tạo ra lượng điện năng tối đa khi tiếp xúc với bức xạ mặt trời tương đương 1000 watt trên mét vuông, 1000 W / m2 hoặc 1kW / m2. Hãy xem xét các mạch dưới đây.
Kết nối mảng quang điện
Mảng quang điện đơn giản ở trên bao gồm bốn mô-đun quang điện như hình minh họa, tạo ra hai nhánh song song trong đó có hai tấm PV được kết nối điện với nhau để tạo ra một mạch nối tiếp. Do đó, điện áp đầu ra từ mảng sẽ bằng với kết nối nối tiếp của các tấm PV và trong ví dụ của chúng tôi ở trên, điều này được tính như sau: Vout = 12V + 12V = 24 Volts.
Dòng điện đầu ra sẽ bằng tổng của dòng nhánh song song. Nếu chúng ta giả định rằng mỗi bảng điều khiển PV tạo ra 3,75 ampe ở mặt trời đầy đủ, tổng dòng điện ( IT ) sẽ bằng: IT = 3,75A + 3,75A = 7,5 Ampe. Khi đó công suất cực đại của mảng quang điện ở mặt trời đầy đủ có thể được tính là: Pout = V x I = 24 x 7,5 = 180W.
Mảng PV đạt tối đa 180 watt khi mặt trời đầy đủ vì công suất đầu ra tối đa của mỗi bảng điều khiển hoặc mô-đun PV bằng 45 watt (12V x 3.75A). Tuy nhiên, do mức độ bức xạ mặt trời, hiệu ứng nhiệt độ, tổn thất điện khác nhau, v.v., công suất đầu ra tối đa thực thường nhỏ hơn rất nhiều so với 180 watt được tính toán. Sau đó, chúng ta có thể trình bày các đặc điểm mảng quang điện của chúng ta như hiện hữu.
Đặc điểm mảng quang điện
Bỏ qua điốt trong mảng quang điện
Các tế bào quang điện và điốt đều là thiết bị bán dẫn được làm từ vật liệu silicon loại P và vật liệu silicon loại N hợp nhất với nhau. Không giống như một tế bào quang điện tạo ra điện áp khi tiếp xúc với ánh sáng, điốt tiếp giáp PN hoạt động giống như trạng thái rắn van điện một chiều chỉ cho phép dòng điện tự chạy qua theo một hướng duy nhất.
Ưu điểm của việc này là điốt có thể được sử dụng để chặn dòng điện từ các bộ phận khác của mạch năng lượng mặt trời điện. Khi được sử dụng trong mảng năng lượng mặt trời quang điện, các loại điốt silicon này thường được gọi là Điốt chặn.
Trong hướng dẫn trước về các tấm quang điện, chúng ta đã thấy rằng "điốt bỏ qua" được sử dụng song song với một hoặc một số pin mặt trời quang điện để ngăn (các) dòng điện chạy từ tốt, tiếp xúc tốt với các tế bào PV ánh sáng mặt trời quá nóng và đốt cháy các tế bào PV yếu hoặc một phần bóng mờ bằng cách cung cấp một đường dẫn hiện tại xung quanh tế bào xấu. Điốt chặn được sử dụng khác với điốt bỏ qua.
Điốt bypass thường được kết nối "song song" với một tế bào hoặc bảng điều khiển PV để tránh dòng điện xung quanh nó, trong khi điốt chặn được kết nối thành "chuỗi" với các tấm PV để ngăn dòng điện chạy ngược vào chúng. Do đó, điốt chặn khác nhau sau đó bỏ qua điốt mặc dù trong hầu hết các trường hợp, diode giống nhau về mặt vật lý, nhưng chúng được lắp đặt khác nhau và phục vụ một mục đích khác. Hãy xem xét mảng năng lượng mặt trời quang điện của chúng tôi bên dưới.
Điốt trong mảng quang điện
Như chúng tôi đã nói trước đó, điốt là thiết bị chỉ cho phép dòng điện chạy theo một hướng. Các điốt màu xanh lá cây là các điốt bỏ qua quen thuộc, một song song với mỗi bảng điều khiển PV để cung cấp một đường dẫn điện trở thấp xung quanh bảng điều khiển. Tuy nhiên, hai điốt có màu đỏ được gọi là "điốt chặn", một điốt nối tiếp với mỗi nhánh nối tiếp. Các điốt chặn này đảm bảo rằng dòng điện chỉ chảy ra khỏi mảng nối tiếp đến tải bên ngoài, bộ điều khiển hoặc pin.
Lý do cho điều này là để ngăn dòng điện được tạo ra bởi các tấm PV được kết nối song song khác trong cùng một mảng chảy ngược qua mạng yếu hơn (bóng mờ) và cũng để ngăn pin được sạc đầy xả hoặc thoát trở lại qua mảng PV vào ban đêm. Vì vậy, khi nhiều tấm PV được kết nối song song, điốt chặn nên được sử dụng trong mỗi nhánh được kết nối song song.
Nói chung, điốt chặn được sử dụng trong các mảng PV khi có hai hoặc nhiều nhánh song song hoặc có khả năng một số mảng sẽ bị che khuất một phần vào ban ngày khi mặt trời di chuyển trên bầu trời. Kích thước và loại diode chặn được sử dụng phụ thuộc vào loại mảng quang điện. Hai loại điốt có sẵn cho các mảng năng lượng mặt trời: diode silicon nối PN và diode rào cản Schottky. Cả hai đều có sẵn với một loạt các xếp hạng hiện tại.
Diode rào cản Schottky có mức sụt áp chuyển tiếp thấp hơn nhiều khoảng 0,4 volt so với điốt PN giảm 0,7 volt cho thiết bị silicon. Sự sụt giảm điện áp thấp hơn này cho phép tiết kiệm một tế bào PV đầy đủ trong mỗi nhánh nối tiếp của mảng năng lượng mặt trời, do đó, mảng này hiệu quả hơn vì ít năng lượng hơn được tiêu tán trong diode chặn. Hầu hết các nhà sản xuất bao gồm các điốt chặn trong các mô-đun PV của họ để đơn giản hóa thiết kế.
Xây dựng Photovoltaic Array của riêng bạn
Lượng bức xạ mặt trời nhận được và nhu cầu năng lượng hàng ngày là hai yếu tố kiểm soát trong thiết kế mảng quang điện và hệ thống điện mặt trời. Mảng quang điện phải có kích thước để đáp ứng nhu cầu tải và tính đến bất kỳ tổn thất nào của hệ thống trong khi bóng râm của bất kỳ bộ phận nào của mảng năng lượng mặt trời sẽ làm giảm đáng kể sản lượng của toàn bộ hệ thống.
Nếu các tấm pin mặt trời được kết nối điện với nhau nối tiếp, dòng điện sẽ giống nhau trong mỗi bảng điều khiển và nếu các tấm pin được che bóng một phần, chúng không thể tạo ra cùng một lượng dòng điện. Ngoài ra, các tấm PV bóng mờ sẽ tiêu tán năng lượng và chất thải dưới dạng nhiệt thay vì tạo ra nó và việc sử dụng điốt bypass sẽ giúp ngăn ngừa các vấn đề như vậy bằng cách cung cấp một đường dẫn hiện tại thay thế.
Điốt chặn không bắt buộc trong một hệ thống được kết nối nối tiếp hoàn toàn nhưng nên được sử dụng để ngăn dòng điện ngược từ pin quay trở lại mảng vào ban đêm hoặc khi độ bức xạ mặt trời thấp. Các điều kiện khí hậu khác ngoài ánh sáng mặt trời phải được xem xét trong bất kỳ thiết kế nào.
Vì điện áp đầu ra của pin mặt trời silicon là một thông số liên quan đến nhiệt độ, nhà thiết kế phải nhận thức được nhiệt độ hàng ngày phổ biến, cả cực trị (cao và thấp) và các biến thể theo mùa. Ngoài ra, mưa và tuyết rơi phải được xem xét trong thiết kế của cấu trúc lắp đặt. Tải trọng gió đặc biệt quan trọng trong việc lắp đặt đỉnh núi.
Trong hướng dẫn tiếp theo của chúng tôi về "Năng lượng mặt trời", chúng tôi sẽ xem xét cách chúng tôi có thể sử dụng mảng quang điện bán dẫn và các tấm pin mặt trời như một phần của Hệ thống PV độc lập để tạo ra nguồn điện cho các ứng dụng ngoài lưới điện.
Nếu các tấm pin mặt trời quang điện được tạo thành từ các tế bào quang điện riêng lẻ được kết nối với nhau, thìMảng quang điện mặt trời, còn được gọi đơn giản làMảng năng lượng mặt trờilà một hệ thống được tạo thành từ một nhóm các tấm pin mặt trời được kết nối với nhau.
Do đó, một mảng quang điện là nhiều tấm pin mặt trời được nối dây điện với nhau để tạo thành một hệ thống lắp đặt PV (hệ thống PV) lớn hơn nhiều được gọi là mảng, và nói chung tổng diện tích bề mặt của mảng càng lớn, nó sẽ tạo ra càng nhiều điện mặt trời.
Một hệ thống quang điện hoàn chỉnh sử dụng mảng quang điện làm nguồn chính để tạo ra nguồn cung cấp điện. Lượng năng lượng mặt trời được tạo ra bởi một bảng điều khiển hoặc mô-đun quang điện duy nhất là không đủ để sử dụng chung.
Hầu hết các nhà sản xuất sản xuất một bảng quang điện tiêu chuẩn với điện áp đầu ra là 12V hoặc 24V. Bằng cách kết nối nhiều bảng PV đơn nối tiếp (cho yêu cầu điện áp cao hơn) và song song (đối với yêu cầu dòng điện cao hơn), mảng PV sẽ tạo ra công suất đầu ra mong muốn.
Một mảng năng lượng mặt trời quang điện
Các tế bào quang điện và tấm pin chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện dòng điện một chiều (DC). Kết nối của các tấm pin mặt trời trong một mảng quang điện duy nhất giống như kết nối của các tế bào PV trong một bảng điều khiển duy nhất.
Các bảng trong một mảng có thể được kết nối điện với nhau theo chuỗi, song song hoặc hỗn hợp của cả hai, nhưng nói chung kết nối tiếp được chọn để tăng điện áp đầu ra. Ví dụ, khi hai tấm pin mặt trời được nối với nhau nối tiếp, điện áp của chúng được tăng gấp đôi trong khi dòng điện vẫn giữ nguyên.
Kích thước của một mảng quang điện có thể bao gồm một vài mô-đun PV riêng lẻ hoặc các tấm được kết nối với nhau trong môi trường đô thị và được gắn trên sân thượng, hoặc có thể bao gồm hàng trăm tấm PV được kết nối với nhau trong một lĩnh vực để cung cấp năng lượng cho cả thị trấn hoặc khu phố. Tính linh hoạt của mảng quang điện mô-đun (hệ thống PV) cho phép các nhà thiết kế tạo ra các hệ thống năng lượng mặt trời có thể đáp ứng nhiều nhu cầu điện khác nhau, bất kể lớn hay nhỏ.
Điều quan trọng cần lưu ý là các tấm quang điện hoặc mô-đun từ các nhà sản xuất khác nhau không nên trộn lẫn với nhau trong một mảng duy nhất, ngay cả khi công suất, điện áp hoặc đầu ra hiện tại của chúng trên danh nghĩa là tương tự nhau. Điều này là do sự khác biệt trong các đường cong đặc trưng I-V của pin mặt trời cũng như phản ứng quang phổ của chúng có khả năng gây ra tổn thất không khớp bổ sung trong mảng, do đó làm giảm hiệu quả tổng thể của nó.
Các đặc tính điện của mảng quang điện
Các đặc tính điện của mảng quang điện được tóm tắt trong mối quan hệ giữa dòng điện đầu ra và điện áp. Lượng và cường độ cách điện mặt trời (bức xạ mặt trời) kiểm soát lượng dòng điện đầu ra (I) và nhiệt độ hoạt động của pin mặt trời ảnh hưởng đến điện áp đầu ra (V) của mảng PV. Các đường cong của bảng quang điện ( I-V ) tóm tắt mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp được đưa ra bởi các nhà sản xuất và được đưa ra như sau:
Thông số mảng năng lượng mặt trời
VOC = điện áp hở mạch:- Đây là điện áp tối đa mà mảng cung cấp khi các thiết bị đầu cuối không được kết nối với bất kỳ tải nào (điều kiện mạch hở). Giá trị này cao hơn nhiều so với Vmax liên quan đến hoạt động của mảng PV được cố định bởi tải. Giá trị này phụ thuộc vào số lượng tấm PV được kết nối với nhau theo chuỗi.
ISC = dòng ngắn mạch- Dòng điện cực đại được cung cấp bởi mảng PV khi các đầu nối đầu ra bị đoản mạch với nhau (điều kiện ngắn mạch). Giá trị này cao hơn nhiều so với Imax liên quan đến dòng điện mạch hoạt động bình thường.
Pmax = điểm công suất tối đa- Điều này liên quan đến điểm mà năng lượng được cung cấp bởi mảng được kết nối với tải (pin, biến tần) ở giá trị tối đa của nó, trong đó Pmax = Imax x Vmax. Điểm công suất cực đại của mảng quang điện được đo bằng Watts (W) hoặc Watts cực đại (Wp).
FF = hệ số lấp đầy -Hệ số lấp đầy là mối quan hệ giữa công suất tối đa mà mảng thực sự có thể cung cấp trong điều kiện hoạt động bình thường và tích của điện áp mạch hở nhân với dòng ngắn mạch, (Voc x Isc) Giá trị hệ số lấp đầy này đưa ra ý tưởng về chất lượng của mảng và hệ số lấp đầy càng gần với 1 (thống nhất), mảng càng có thể cung cấp nhiều năng lượng. Giá trị điển hình là từ 0,7 đến 0,8.
% eff = phần trăm hiệu quả -Hiệu suất của mảng quang điện là tỷ lệ giữa công suất điện tối đa mà mảng có thể tạo ra so với lượng bức xạ mặt trời chiếu vào mảng. Hiệu suất của một mảng năng lượng mặt trời điển hình thường thấp ở khoảng 10-12%, tùy thuộc vào loại tế bào (đơn tinh thể, đa tinh thể, màng vô định hình hoặc màng mỏng) đang được sử dụng.
Các đường cong đặc điểm I-V quang điện cung cấp cho các nhà thiết kế thông tin cần cấu hình các hệ thống có thể hoạt động càng gần càng tốt với điểm công suất cực đại. Điểm công suất cực đại được đo khi mô-đun PV tạo ra lượng điện năng tối đa khi tiếp xúc với bức xạ mặt trời tương đương 1000 watt trên mét vuông, 1000 W / m2 hoặc 1kW / m2. Hãy xem xét các mạch dưới đây.
Kết nối mảng quang điện
Mảng quang điện đơn giản ở trên bao gồm bốn mô-đun quang điện như hình minh họa, tạo ra hai nhánh song song trong đó có hai tấm PV được kết nối điện với nhau để tạo ra một mạch nối tiếp. Do đó, điện áp đầu ra từ mảng sẽ bằng với kết nối nối tiếp của các tấm PV và trong ví dụ của chúng tôi ở trên, điều này được tính như sau: Vout = 12V + 12V = 24 Volts.
Dòng điện đầu ra sẽ bằng tổng của dòng nhánh song song. Nếu chúng ta giả định rằng mỗi bảng điều khiển PV tạo ra 3,75 ampe ở mặt trời đầy đủ, tổng dòng điện ( IT ) sẽ bằng: IT = 3,75A + 3,75A = 7,5 Ampe. Khi đó công suất cực đại của mảng quang điện ở mặt trời đầy đủ có thể được tính là: Pout = V x I = 24 x 7,5 = 180W.
Mảng PV đạt tối đa 180 watt khi mặt trời đầy đủ vì công suất đầu ra tối đa của mỗi bảng điều khiển hoặc mô-đun PV bằng 45 watt (12V x 3.75A). Tuy nhiên, do mức độ bức xạ mặt trời, hiệu ứng nhiệt độ, tổn thất điện khác nhau, v.v., công suất đầu ra tối đa thực thường nhỏ hơn rất nhiều so với 180 watt được tính toán. Sau đó, chúng ta có thể trình bày các đặc điểm mảng quang điện của chúng ta như hiện hữu.
Đặc điểm mảng quang điện
Bỏ qua điốt trong mảng quang điện
Các tế bào quang điện và điốt đều là thiết bị bán dẫn được làm từ vật liệu silicon loại P và vật liệu silicon loại N hợp nhất với nhau. Không giống như một tế bào quang điện tạo ra điện áp khi tiếp xúc với ánh sáng, điốt tiếp giáp PN hoạt động giống như trạng thái rắn van điện một chiều chỉ cho phép dòng điện tự chạy qua theo một hướng duy nhất.
Ưu điểm của việc này là điốt có thể được sử dụng để chặn dòng điện từ các bộ phận khác của mạch năng lượng mặt trời điện. Khi được sử dụng trong mảng năng lượng mặt trời quang điện, các loại điốt silicon này thường được gọi là Điốt chặn.
Trong hướng dẫn trước về các tấm quang điện, chúng ta đã thấy rằng "điốt bỏ qua" được sử dụng song song với một hoặc một số pin mặt trời quang điện để ngăn (các) dòng điện chạy từ tốt, tiếp xúc tốt với các tế bào PV ánh sáng mặt trời quá nóng và đốt cháy các tế bào PV yếu hoặc một phần bóng mờ bằng cách cung cấp một đường dẫn hiện tại xung quanh tế bào xấu. Điốt chặn được sử dụng khác với điốt bỏ qua.
Điốt bypass thường được kết nối "song song" với một tế bào hoặc bảng điều khiển PV để tránh dòng điện xung quanh nó, trong khi điốt chặn được kết nối thành "chuỗi" với các tấm PV để ngăn dòng điện chạy ngược vào chúng. Do đó, điốt chặn khác nhau sau đó bỏ qua điốt mặc dù trong hầu hết các trường hợp, diode giống nhau về mặt vật lý, nhưng chúng được lắp đặt khác nhau và phục vụ một mục đích khác. Hãy xem xét mảng năng lượng mặt trời quang điện của chúng tôi bên dưới.
Điốt trong mảng quang điện
Như chúng tôi đã nói trước đó, điốt là thiết bị chỉ cho phép dòng điện chạy theo một hướng. Các điốt màu xanh lá cây là các điốt bỏ qua quen thuộc, một song song với mỗi bảng điều khiển PV để cung cấp một đường dẫn điện trở thấp xung quanh bảng điều khiển. Tuy nhiên, hai điốt có màu đỏ được gọi là "điốt chặn", một điốt nối tiếp với mỗi nhánh nối tiếp. Các điốt chặn này đảm bảo rằng dòng điện chỉ chảy ra khỏi mảng nối tiếp đến tải bên ngoài, bộ điều khiển hoặc pin.
Lý do cho điều này là để ngăn dòng điện được tạo ra bởi các tấm PV được kết nối song song khác trong cùng một mảng chảy ngược qua mạng yếu hơn (bóng mờ) và cũng để ngăn pin được sạc đầy xả hoặc thoát trở lại qua mảng PV vào ban đêm. Vì vậy, khi nhiều tấm PV được kết nối song song, điốt chặn nên được sử dụng trong mỗi nhánh được kết nối song song.
Nói chung, điốt chặn được sử dụng trong các mảng PV khi có hai hoặc nhiều nhánh song song hoặc có khả năng một số mảng sẽ bị che khuất một phần vào ban ngày khi mặt trời di chuyển trên bầu trời. Kích thước và loại diode chặn được sử dụng phụ thuộc vào loại mảng quang điện. Hai loại điốt có sẵn cho các mảng năng lượng mặt trời: diode silicon nối PN và diode rào cản Schottky. Cả hai đều có sẵn với một loạt các xếp hạng hiện tại.
Diode rào cản Schottky có mức sụt áp chuyển tiếp thấp hơn nhiều khoảng 0,4 volt so với điốt PN giảm 0,7 volt cho thiết bị silicon. Sự sụt giảm điện áp thấp hơn này cho phép tiết kiệm một tế bào PV đầy đủ trong mỗi nhánh nối tiếp của mảng năng lượng mặt trời, do đó, mảng này hiệu quả hơn vì ít năng lượng hơn được tiêu tán trong diode chặn. Hầu hết các nhà sản xuất bao gồm các điốt chặn trong các mô-đun PV của họ để đơn giản hóa thiết kế.
Xây dựng Photovoltaic Array của riêng bạn
Lượng bức xạ mặt trời nhận được và nhu cầu năng lượng hàng ngày là hai yếu tố kiểm soát trong thiết kế mảng quang điện và hệ thống điện mặt trời. Mảng quang điện phải có kích thước để đáp ứng nhu cầu tải và tính đến bất kỳ tổn thất nào của hệ thống trong khi bóng râm của bất kỳ bộ phận nào của mảng năng lượng mặt trời sẽ làm giảm đáng kể sản lượng của toàn bộ hệ thống.
Nếu các tấm pin mặt trời được kết nối điện với nhau nối tiếp, dòng điện sẽ giống nhau trong mỗi bảng điều khiển và nếu các tấm pin được che bóng một phần, chúng không thể tạo ra cùng một lượng dòng điện. Ngoài ra, các tấm PV bóng mờ sẽ tiêu tán năng lượng và chất thải dưới dạng nhiệt thay vì tạo ra nó và việc sử dụng điốt bypass sẽ giúp ngăn ngừa các vấn đề như vậy bằng cách cung cấp một đường dẫn hiện tại thay thế.
Điốt chặn không bắt buộc trong một hệ thống được kết nối nối tiếp hoàn toàn nhưng nên được sử dụng để ngăn dòng điện ngược từ pin quay trở lại mảng vào ban đêm hoặc khi độ bức xạ mặt trời thấp. Các điều kiện khí hậu khác ngoài ánh sáng mặt trời phải được xem xét trong bất kỳ thiết kế nào.
Vì điện áp đầu ra của pin mặt trời silicon là một thông số liên quan đến nhiệt độ, nhà thiết kế phải nhận thức được nhiệt độ hàng ngày phổ biến, cả cực trị (cao và thấp) và các biến thể theo mùa. Ngoài ra, mưa và tuyết rơi phải được xem xét trong thiết kế của cấu trúc lắp đặt. Tải trọng gió đặc biệt quan trọng trong việc lắp đặt đỉnh núi.
Trong hướng dẫn tiếp theo của chúng tôi về "Năng lượng mặt trời", chúng tôi sẽ xem xét cách chúng tôi có thể sử dụng mảng quang điện bán dẫn và các tấm pin mặt trời như một phần của Hệ thống PV độc lập để tạo ra nguồn điện cho các ứng dụng ngoài lưới điện.