การคำนวณกำลังไฟฟ้า ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้า และอายุการใช้งานของแผงเซลล์แสงอาทิตย์

แผงโซลาร์เซลล์เป็นอุปกรณ์ที่แปลงรังสีดวงอาทิตย์โดยตรงหรือโดยอ้อมเป็นพลังงานไฟฟ้าผ่านโฟโตอิเล็กทริกเอฟเฟกต์หรือโฟโตเคมีคอลเอฟเฟกต์โดยการดูดซับแสงอาทิตย์วัสดุหลักของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ส่วนใหญ่เป็น "ซิลิกอน"โฟตอนถูกดูดซับโดยวัสดุซิลิกอนพลังงานของโฟตอนถูกถ่ายโอนไปยังอะตอมของซิลิคอน ซึ่งทำให้อิเล็กตรอนเปลี่ยนสถานะและกลายเป็นอิเล็กตรอนอิสระที่สะสมอยู่ที่ทั้งสองด้านของรอยต่อ PN เพื่อสร้างความต่างศักย์เมื่อเปิดวงจรภายนอกภายใต้การกระทำของแรงดันไฟฟ้านี้ จะมีกระแสไหลผ่านวงจรภายนอกเพื่อสร้างกำลังขับที่แน่นอนสาระสำคัญของกระบวนการนี้คือ: กระบวนการแปลงพลังงานโฟตอนเป็นพลังงานไฟฟ้า

การคำนวณพลังงานแผงโซลาร์เซลล์

ระบบผลิตไฟฟ้ากระแสสลับด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ตัวควบคุมการประจุ อินเวอร์เตอร์ และแบตเตอรี่ระบบผลิตไฟฟ้ากระแสตรงพลังงานแสงอาทิตย์ไม่รวมอินเวอร์เตอร์เพื่อให้ระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์สามารถจ่ายพลังงานได้อย่างเพียงพอสำหรับโหลด จำเป็นต้องเลือกส่วนประกอบแต่ละอย่างอย่างสมเหตุสมผลตามกำลังของเครื่องใช้ไฟฟ้าใช้กำลังขับ 100W และใช้งาน 6 ชั่วโมงต่อวันเป็นตัวอย่างเพื่อแนะนำวิธีการคำนวณ:

1. ขั้นแรก ให้คำนวณปริมาณการใช้วัตต์-ชั่วโมงต่อวัน (รวมถึงการสูญเสียของอินเวอร์เตอร์): หากประสิทธิภาพการแปลงของอินเวอร์เตอร์คือ 90% ดังนั้นเมื่อกำลังขับเป็น 100W กำลังขับจริงควรเป็น 100W/90 % =111W;หากใช้งานวันละ 5 ชั่วโมง กำลังขับ 111W*5 ชั่วโมง=555Wh

2. คำนวณแผงโซลาร์เซลล์: ตามเวลาแสงแดดที่มีประสิทธิภาพในแต่ละวัน 6 ชั่วโมง และเมื่อพิจารณาถึงประสิทธิภาพการชาร์จและการสูญเสียระหว่างกระบวนการชาร์จ กำลังไฟขาออกของแผงโซลาร์ควรเป็น 555Wh/6h/70%=130Wในหมู่พวกเขา 70% เป็นพลังงานจริงที่ใช้โดยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ในระหว่างกระบวนการชาร์จ

ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์

ประสิทธิภาพการแปลงโฟโตอิเล็กทริกของพลังงานแสงอาทิตย์ชนิดโมโนคริสตัลไลน์ซิลิคอนสูงถึง 24% ซึ่งเป็นประสิทธิภาพการแปลงโฟโตอิเล็กทริกสูงสุดในบรรดาเซลล์แสงอาทิตย์ทุกประเภทแต่เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดโมโนคริสตัลไลน์ซิลิคอนนั้นมีราคาแพงมากจนทำให้ยังไม่มีการใช้อย่างแพร่หลายและแพร่หลายในระดับสากลเซลล์แสงอาทิตย์แบบโพลีคริสตัลไลน์ซิลิคอนมีราคาถูกกว่าเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์ซิลิคอนในแง่ของต้นทุนการผลิต แต่ประสิทธิภาพการแปลงโฟโตอิเล็กทริกของเซลล์แสงอาทิตย์แบบคริสตัลไลน์ซิลิคอนนั้นต่ำกว่ามากนอกจากนี้ อายุการใช้งานของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดโพลีคริสตัลไลน์ซิลิคอนยังสั้นกว่าเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกเดี่ยวชนิดซิลิคอนอีกด้วย.ดังนั้นในแง่ของความคุ้มค่า เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดโมโนคริสตัลไลน์ซิลิคอนจึงดีกว่าเล็กน้อย

นักวิจัยพบว่าวัสดุสารกึ่งตัวนำแบบผสมบางชนิดเหมาะสำหรับฟิล์มแปลงโฟโตอิเล็กทริกจากแสงอาทิตย์ตัวอย่างเช่น CdS, CdTe;สารกึ่งตัวนำผสม III-V: GaAs, AIPInP ฯลฯเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดฟิล์มบางที่ทำจากสารกึ่งตัวนำเหล่านี้แสดงประสิทธิภาพการแปลงโฟโตอิเล็กทริกที่ดีวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีช่องว่างแถบพลังงานแบบไล่ระดับหลายช่วงสามารถขยายช่วงสเปกตรัมของการดูดกลืนพลังงานแสงอาทิตย์ได้ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลงโฟโตอิเล็กทริกเพื่อให้การใช้งานจริงจำนวนมากของเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางแสดงโอกาสในวงกว้างในบรรดาวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีองค์ประกอบหลายองค์ประกอบเหล่านี้ Cu(In,Ga)Se2 เป็นวัสดุดูดซับแสงจากแสงอาทิตย์ที่ดีเยี่ยมจากข้อมูลดังกล่าว จึงสามารถออกแบบเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางที่มีประสิทธิภาพการแปลงโฟโตอิเล็กทริกสูงกว่าซิลิกอนอย่างมีนัยสำคัญ และอัตราการแปลงโฟโตอิเล็กทริกที่สามารถทำได้คือ 18%

อายุการใช้งานของแผงโซลาร์เซลล์

อายุการใช้งานของแผงโซลาร์ถูกกำหนดโดยวัสดุของเซลล์ กระจกนิรภัย EVA TPT ฯลฯ โดยทั่วไป อายุการใช้งานของแผงที่ผลิตโดยผู้ผลิตที่ใช้วัสดุที่ดีกว่าอาจถึง 25 ปี แต่ด้วยผลกระทบของสิ่งแวดล้อม แผงโซล่าเซลล์ วัสดุของบอร์ด มีอายุตามกาลเวลาภายใต้สถานการณ์ปกติ กำลังไฟจะลดลง 30% หลังจากใช้งาน 20 ปี และ 70% หลังจากใช้งาน 25 ปี