Leggi di connessione delle celle solari. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Fonti di energia alternative
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Tutte le celle solari al silicio generano una tensione elettrica di circa 0,5 V. Per quanto riguarda la corrente, essa dipende dall'intensità della luce e dalle dimensioni della cella.
La Figura 1 mostra le caratteristiche della cella solare (la corrente è mostrata in unità convenzionali).
Il livello di illuminazione di 100 mW/cm2 corrisponde al flusso diretto della radiazione solare a mezzogiorno. Ne consegue dalla caratteristica che con un aumento della corrente di carico, la tensione all'uscita dell'elemento diminuisce fino a quando, a una certa corrente, scende a zero. Questa corrente è chiamata corrente di corto circuito. A differenza di altre fonti di energia, il cortocircuito di una cella solare non la danneggerà.
Per aumentare la tensione, le celle solari sono collegate in serie. È chiaro che in questo caso la corrente della ghirlanda è determinata dall'elemento con la corrente minore.
Per aumentare la corrente, le celle solari sono collegate in parallelo. In questo caso, la tensione di uscita è determinata dall'elemento con la tensione più bassa. Pertanto, per applicazioni reali, le celle solari devono essere collegate come una connessione parallela di stringhe in serie. Questa combinazione è chiamata batteria.
Quando lavorano con i pannelli solari, incontrano un fenomeno che non si verifica quando si utilizzano alimentatori convenzionali. Questo fenomeno è chiamato polarizzazione inversa. Supponiamo che ci sia un insieme di celle solari collegate in serie caricate con un resistore. Una tensione totale viene rilasciata attraverso il resistore e la corrente lo attraversa. Se uno degli elementi viene oscurato contemporaneamente, accadrà quanto segue. Una cella solare che non produce energia elettrica si trasforma in un collegamento con molta resistenza. Ora l'intera tensione della catena viene applicata non al carico, ma all'elemento oscurato. Di conseguenza, l'elemento si riscalda e potrebbe guastarsi (esplodere). Per risolvere questo problema, è necessario collegare un diodo in parallelo a ciascun elemento in modo che sia bloccato durante il funzionamento dell'elemento (Fig. 2).
Se ora uno degli elementi è ombreggiato, il diodo parallelo ad esso inizia a condurre corrente attorno all'elemento difettoso. La tensione di uscita del circuito diminuirà, ma l'elemento ombreggiato non fallirà.
In pratica, non è pratico deviare ciascuna cella della batteria. È sufficiente utilizzare 4-5 diodi per 1/4 o 1/5 della batteria. Quindi, durante l'ombreggiatura, la tensione diminuirà del 20-25%.
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