2.3. Исследование батареи солнечных элементов msm 12-700

Рис. 2.11. Батарея солнечных элементов MSM 12-700.

В установке использован фотоэлектрический модуль на основе монокристаллического кремния MSM 12-700. Основной характеристикой солнечной батареи является её вольтамперная характеристика при различных уровнях освещённости. Для этого был измерен уровень интенсивности излучения при помощи люксметра. Измерения производились по всей поверхности батареи и потом усреднялись.

Рис.2.12. Уровень освещённости на различных участках батареи при напряжении питания 220В.

Среднее значение освещённости найдём по формуле 2.1:

(2.1)

где Ev(n), [Люкс] – освещённость (фотометрическая величина) в каждой из девяти частей солнечной батареи, где производились измерения, n – число секторов на которых была измерена освещённость, n = 9.

Ev(среднее) = 7033,33 Люкс.

Перевод освещённости из фотометрических в энергетические единицы осуществляется с учётом типа источника света и распределения спектральной плотности излучения. Для галогенных ламп коэффициент перевода равен K = 30 Люкс*м²/Вт. Перевод единиц осуществляем по формуле 2.2:

(2.2)

где Ev(среднее), [Люкс] – среднее значение освещённости (фотометрическая величина), Et(среднее), [Вт/м²] - плотность излучения, К, [Люкс*м²/Вт] – коэффициент перевода из фотометрических единиц в энергетические.

Et(среднее) = 234.4 Вт/м²

2.3.1 Построение вольтамперной характеристики и кривой мощности при различной плотности излучения

Построим вольтамперную характеристику батареи солнечных элементов при плотности излучения 234 Вт/м² (равно 7033,3 люкс), и двух произвольных значений: 170 Вт/м² (равно 5100 Люкс) и 120 Вт/м² (равно 3600 люкс). Яркость источника света устанавливаем при помощи системы жалюзи и люксметра.

Для построения вольтамперной характеристики, постепенно меняем сопротивление последовательно включённых резисторов R1 и R2. Изменяющиеся при этом показания амперметра и вольтметра заносим в таблицу. Измерения проводим при температуре T = 30°C.

Табл. 2.1. Таблица параметров для вольтамперной характеристики и кривой мощности при напряжении питания 220В и плотности излучения 234,4 Вт/м².

На основе данных таблицы 2.1 построим вольтамперную характеристику и кривую мощности для напряжении питания 220В и плотности излучения 234,4 Вт/м².

Рис. 2.13. Вольтамперная характеристика для напряжении питания 220В и плотности излучения 234,4 Вт/м².

Рис. 2.14. Кривая мощности для напряжении питания 220В и плотности излучения 234,4 Вт/м².

Изменяя положение системы жалюзи изменяем плотность излучения, не изменяя при этом его спектральный состав. Все измерения проводились при температуре T = 30°C. Построим графики вольтамперных характеристик и кривых мощности при различной плотности излучения 120 Вт/м² и 170 Вт/м². Для этого построим таблицы значений:

А Б

Табл. 2.2. Таблица параметров для вольтамперной характеристики и кривой мощности при напряжении питания 220В и плотности излучения 120 Вт/м²(табл. 2.2.А), плотности излучения 170 Вт/м²(табл. 2.2.Б).

На основе данных таблиц 2.2.А, 2.2.Б построим вольтамперную характеристику и кривую мощности для напряжении питания 220В и плотности излучения 120 Вт/м², плотности излучения 170 Вт/м².

Рис. 2.15. Вольтамперная характеристика для напряжении питания 220В и плотности излучения 120 Вт/м².

Рис. 2.16. Кривая мощности для напряжении питания 220В и плотности излучения 120 Вт/м².

Рис. 2.17. Вольтамперная характеристика для напряжении питания 220В и плотности излучения 170 Вт/м².

Рис. 2.18. Кривая мощности для напряжении питания 220В и плотности излучения 170 Вт/м².

Напряжение холостого хода при плотности излучения равной 234 Вт/м²: Uxx = 18.00 вольт, ток короткого замыкания Iкз = 155.7 мА. Напряжение холостого хода при плотности излучения равной 120 Вт/м²: Uxx = 17.89 вольт, ток короткого замыкания Iкз = 94.1 мА. Напряжение холостого хода при плотности излучения равной 170 Вт/м²: Uxx = 17.9 вольт, ток короткого замыкания Iкз = 131 мА.

Отсюда можно сделать вывод, что при изменении плотности излучения напряжение холостого хода практически не изменяется. Это обусловлено устройством pn – перехода каждого из элементов солнечной батареи. Ток короткого замыкания меняется пропорционально плотности излучения. Меняя плотность излучения, мы меняем количество фотонов, падающих на элемент солнечной батареи, что в свою очередь определяет число сгенерированных электронов и дырок в p и n областях солнечного элемента, что и определяет величину тока.