Logo Melasta
Menu

Wydajność paneli słonecznych w 2023 r.

Spis treści

Jak mierzymy wydajność paneli słonecznych?

Wydajność czegokolwiek oblicza, jak dobrze dane wejściowe są przekształcane w dane wyjściowe. W przypadku wydajności paneli słonecznych jest to miara tego, jak dobrze panele słoneczne są w stanie przekształcić uwięzione światło słoneczne w energię elektryczną. Wraz z postępem technologicznym, wydajność poprawiła się z czasem; obecnie można uzyskać więcej energii przy mniejszej liczbie paneli w porównaniu do przeszłości.

Czynniki wpływające na wydajność paneli słonecznych

Wydajność panelu słonecznego zależy od pięciu czynników:

Temperatura:

Poziom wzbudzenia elektronów określa ich poziom energii. Jednak wbrew temu, co sądzi wiele osób, panele słoneczne działają lepiej w niższych temperaturach. Wynika to z obecności elektronów na cienkiej warstwie krzemu.

Elektrony te są mniej wzbudzone i spokojniejsze. Zwiększa to tylko ich zdolność do transportowania się w dużych ilościach przez linie przesyłowe w celu wytworzenia większej ilości energii elektrycznej. W gorących warunkach elektrony będą bardziej wzbudzone i chaotycznie poruszające się w przypadkowych kierunkach.

Utrudnia im to łatwe przemieszczanie się przez linie przesyłowe. Ostatecznie powoduje to zmniejszenie wytwarzanie energii słonecznej w gorący dzień. Mówiąc prościej, uzyskasz lepszą wydajność generowania energii słonecznej i wyższe napięcie w zimny słoneczny dzień i niższą wydajność w gorący słoneczny dzień.

Wiek:

Panele słoneczne mogą działać od 25 do 30 lat. W tym okresie wydajność paneli słonecznych stopniowo spada, ale może spaść drastycznie, jeśli światło słoneczne jest blokowane przez zanieczyszczenia, brud lub cień. Poza tym powolny, ale stopniowy spadek wydajności osiągnie punkt, w którym panele słoneczne nie będą generować wystarczającej ilości energii elektrycznej, aby zaspokoić Twoje potrzeby. Kiedy producenci projektują panele słoneczne, uwzględniają ten wskaźnik degradacji w początkowym projekcie, ale nadal będzie on miał wpływ na wydajność paneli słonecznych.

Refleksja:

Ilość światła przechwytywanego i odbijanego przez panel słoneczny również wpływa na wydajność, ponieważ więcej odbijanego światła oznacza niski poziom przechwytywania światła, a tym samym niską wydajność. Ponadto, nie całe zebrane światło jest przekształcane w energię elektryczną. Część z pewnością zostanie zmarnowana jako energia cieplna. Powłoki antyrefleksyjne i teksturowane powierzchnie mogą pomóc zmniejszyć odbicie światła.

Okablowanie:

Różne konfiguracje okablowania, takie jak okablowanie równoległe i szeregowe, mogą mieć wpływ na wydajność. Najlepszym sposobem na podjęcie tej decyzji jest skorzystanie z usług firmy oferującej panele słoneczne. Mogą oni pomóc w znalezieniu projektu idealnego dla danego domu.

Falowniki występują w wielu typach, takich jak mikroinwertery, falowniki stringowe, falowniki hybrydowe lub optymalizatory mocy. Okablowanie pomaga również w zrozumieniu, który falownik będzie właściwym wyborem dla Twoich paneli słonecznych.

Różne typy inwerterów, ich sposób zbierania energii z paneli i przesyłania jej do domu oraz rodzaj akumulatora odgrywają ważną rolę w określaniu wydajności systemu paneli słonecznych.

Jeśli zagłębisz się w przewody, znajdziesz szyny zbiorcze. Te metalowe elementy łączą ogniwa słoneczne w panelu słonecznym w celu przechwytywania światła słonecznego i przesyłania energii. Ma to ogromny wpływ na wydajność panelu słonecznego. Dzięki różnym konfiguracjom i ulepszonym technologiom możliwe jest zwiększenie wydajności.

Materiały:

Panele słoneczne mogą być wykonane z różnego rodzaju materiałów:

  • Wielozłączowe ogniwa słoneczne.
  • Tellurek kadmu.
  • Krzem monokrystaliczny.
  • Krzem polikrystaliczny.

Różne materiały stosowane do produkcji paneli słonecznych mają różną wydajność. Obecnie technologia monokrystalicznych krzemowych ogniw słonecznych jest stosowana w większości paneli słonecznych ze względu na ich najwyższą wydajność. Ich wydajność wynika z procesu produkcyjnego, ponieważ są one wykonane z pojedynczego kryształu krzemu. Ułatwia to przepływ elektronów przez ogniwo.

Obliczanie wydajności paneli słonecznych

Wydajność panelu słonecznego można obliczyć za pomocą tego wzoru:

Sprawność (%) = (Pmax ÷ powierzchnia) ÷ (1000) x 100%

1000 = natężenie napromienienia w standardowych warunkach testowych (STC)

Powierzchnia = długość x szerokość panelu słonecznego (w m2)

Pmax = maksymalna moc panelu słonecznego (w watach)

Uprośćmy sprawę.

STC:

Standardowe warunki testowe (STC) to idealne środowisko używane przez producentów paneli słonecznych do sprawdzania średniej mocy paneli słonecznych. W tych warunkach stosowana jest masa powietrza 1,5 i temperatura ogniwa 25 °C. Natężenie promieniowania słonecznego wynosi 1000 W/m2. Równanie sprawności wykorzystuje wartość 1000 W/m2.

Obszar:

Można łatwo obliczyć powierzchnię jednostki mocy modułu, dzieląc jego Pmax przez jego powierzchnię.

Maksymalna moc:

Arkusz specyfikacji paneli słonecznych określa ich maksymalną moc lub "Pmax".

Wymiary fizyczne:

Długość i szerokość paneli słonecznych można znaleźć w arkuszu specyfikacji.

Wydajność paneli słonecznych:

Przykładowe obliczenia pomogą obliczyć sprawność panelu słonecznego. Na przykład, jeśli panele słoneczne przechwytują 1100 W/m2 światła słonecznego, mają powierzchnię 4 m2 i generują 500 W mocy, możemy obliczyć ich wydajność:

Sprawność (%) = (500 ÷ 4) ÷ (1100) x 100%

Wydajność = 11,36%

W 2022 r. sprawność panelu słonecznego wynosiła 15-20%. Najwyższa sprawność panelu słonecznego wynosi 22%. Wraz z postępem technologicznym liczby te będą tylko rosnąć.

Wyższa wydajność nowoczesnych paneli słonecznych

Zwiększoną wydajność nowoczesnych paneli słonecznych można przypisać dwóm głównym powodom:

Ulepszone materiały:

Krzem ma długą żywotność, jest tani i ma wysoką wydajność. Z tych powodów jest on preferowanym materiałem półprzewodnikowym dla paneli słonecznych i był używany przez dziesięciolecia przez producenci paneli słonecznych. Naukowcy nieustannie znajdują nowe sposoby na zwiększenie wydajności paneli słonecznych.

Niektóre metody wykorzystują metody wzrostu nowej generacji, tworząc ultracienkie warstwy krystaliczne i opracowując procesy produkcyjne, które usuwają pył silikonowy z ogniw słonecznych. Obiecujący materiał o nazwie perowskit również wykazał potencjał jako wysokowydajny składnik przyszłych paneli słonecznych.

Badania nad energią słoneczną:

Naukowcy nieustannie opracowują nowe metody osiągania wyższej wydajności paneli słonecznych. W ciągu ostatnich dziesięcioleci dokonano niezliczonych przełomów, które przyczyniły się do ulepszenia systemów energii słonecznej na całym świecie. Pragnienie zwiększenia wydajności popycha do przodu badania w ośrodkach badawczych na całym świecie.

Niektóre znaczące nazwiska w dziedzinie badań to Szwajcarskie Centrum Elektroniki i Mikrotechnologii oraz Narodowe Laboratorium Energii Odnawialnej. Poświęciły one swoją wiedzę, zasoby i technologie na badania eksperymentalne, które pomogą opracować panele słoneczne o wysokiej wydajności.

Poprawa wydajności

Producenci projektują panele słoneczne w taki sposób, aby wymagały one niewielkiej konserwacji lub kontroli ze strony właściciela domu. Jeśli jednak chcesz poprawić wydajność paneli słonecznych i upewnić się, że tak pozostanie, możesz codziennie czyścić panele i zapobiegać padaniu cienia na panele. Ponadto panele mogą mieć problemy, które mogą obniżyć wytwarzanie energii elektrycznej. W takim przypadku należy skontaktować się z firmą zajmującą się instalacjami solarnymi.

Co przyniesie przyszłość

Przyszłość paneli słonecznych rysuje się w jasnych barwach, ponieważ kilka ośrodków badawczych podjęło współpracę w celu zwiększenia wydajności paneli słonecznych poprzez eksperymentowanie z nowymi materiałami. Należą do nich:

  • Kropki kwantowe.
  • Fotowoltaika organiczna.
  • Fotowoltaika koncentracyjna. 
  • Materiał solarny.
  • Skórki solarne.
  • Pływające farmy słoneczne ("floatovoltaics").
  • Perowskitowe ogniwa słoneczne.
  • Panele fotowoltaiczne zintegrowane z budynkiem.

Wykazano, że pływające farmy słoneczne generują więcej energii elektrycznej niż instalacje dachowe lub naziemne. Wynika to z efektu chłodzenia przez wodę, co poprawia wydajność. Z tego powodu takie farmy słoneczne są wdrażane na całym świecie. W wielu zastosowaniach wykorzystano również panele słoneczne i fotowoltaikę zintegrowaną z budynkiem. Nowa technologia solarna jest obiecująca i ma przed sobą świetlaną przyszłość w zakresie zwiększania wydajności.

Posty powiązane

Spis treści