Painel Solar

Um painel solar é um conjunto de solares fotovoltaicos módulos eletricamente conectados e montados em uma estrutura de suporte. Um módulo fotovoltaico é embalado, o conjunto ligado de células solares . O painel solar pode ser utilizada como um componente de um sistema fotovoltaico maior para gerar e fornecer energia eléctrica , em aplicações comerciais e residenciais.Cada módulo é avaliado pelo seu DC potência de saída sob condições de teste padrão (HST), e varia tipicamente 100-320 watts. Aeficiência de um módulo determina a área de um determinado módulo a mesma potência nominal - um módulo eficiente watt 8% 230 vai ter o dobro da área de uma eficiente módulo watt 16% 230. Um único módulo solar pode produzir apenas uma quantidade limitada de energia; a maioria das instalações conter vários módulos. Um sistema fotovoltaico tipicamente inclui um painel ou de uma série de módulos solares, um inversor , e por vezes, uma bateria e / ou seguimento solar e cablagem de interligação.

Teoria e construção

Módulos solares usam a energia da luz ( fótons ) do sol para gerar eletricidade por meio do efeito fotovoltaico . A maior parte dos módulos usar bolacha à base de silício cristalino células ou células de filme fino baseados em telureto de cádmio ou de silício . O (estrutural de transporte de carga ) membro de um módulo pode ser a camada superior ou a camada de volta. As células também tem de ser protegido contra danos mecânicos e humidade. A maioria dos módulos solares são rígidas, mas os semi-flexíveis estão disponíveis, com base em células de película fina. Estes módulos solares iniciais foram utilizados pela primeira vez no espaço em 1958.

As ligações eléctricas são feitas em série para atingir uma tensão de saída desejada e / ou em paralelo para proporcionar uma capacidade de corrente pretendida. Os fios condutores que levam a corrente de desligar os módulos podem conter prata, cobre ou outros condutores não magnéticos metais de transição . As células devem ser ligados electricamente uns aos outros e com o resto do sistema. Externamente, os módulos fotovoltaicos populares terrestres uso usar MC3 (mais velho) ou conectores MC4 para facilitar conexões intempéries fáceis para o resto do sistema.

Bypass diodos podem ser incorporados ou utilizados externamente, no caso do módulo de sombreamento parcial, para maximizar a produção de secções de módulo ainda iluminado.

Alguns projetos recentes incluem módulos solares concentradores em que a luz é focalizada por lentes ou espelhos para uma matriz de células menores. Isso permite o uso de células com um alto custo por unidade de área (como o arseneto de gálio ) de uma maneira custo-efetiva.

Eficiências 

Dependendo da construção, módulos fotovoltaicos pode produzir eletricidade a partir de uma gama de freqüências de luz , mas geralmente não podem cobrir toda a gama solar (especificamente, ultravioleta , infravermelho e luz baixa ou difusa). Por isso a maior parte do incidente luz solar energia é desperdiçada por módulos solares, e eles podem dar eficiência muito maior se iluminado com monocromática luz. Portanto, um outro conceito de design é para dividir a luz em diferentes comprimentos de onda e direcionar os feixes em diferentes células sintonizado com essas faixas. [ carece de fontes? ] Isto foi projetado para ser capaz de elevar a eficiência em 50%.

Atualmente, a taxa de conversão de luz solar melhor alcançada (eficiência do módulo solar) é de cerca de 21,5% em novos produtos comerciais [1] tipicamente menor do que a eficiência de suas células isoladamente. Os módulos solares produzidos em massa mais eficientes [ disputadas - discutir ] têm valores de densidade de potência de até 175 W / m 2 (16,22 W / ft 2). [2] Uma pesquisa realizada pela Imperial College, de Londres mostrou que a eficiência de um painel solar pode ser melhorada através da superfície do semicondutor que enchem o de recepção de luz com alumínio nanocylinders semelhantes às nervuras em blocos de Lego . A disperso de luz em seguida, viaja ao longo de um caminho mais longo no semicondutor que significa que mais fotões pode ser absorvida e convertida em corrente. Embora estes nanocylinders foram usadas anteriormente em que o alumínio foi precedida por ouro e prata , o espalhamento de luz ocorreu na região do infravermelho próximo e luz visível foi fortemente absorvidos. O alumínio foi encontrado para ter absorvido parte ultravioleta do espectro e as partes visível e infravermelho próximo do espectro foram encontrados para ser espalhada pela superfície de alumínio. Esta, a pesquisa argumentou, poderia reduzir o custo significativamente e melhorar a eficiência como o alumínio é mais abundante e menos dispendioso do que o ouro ea prata. A pesquisa também observou que o aumento da corrente torna painéis solares de filme fino tecnicamente viável sem "comprometer a eficiência de conversão de energia, reduzindo assim o consumo de material".

Eficiências de painel solar pode ser calculado por MPP (ponto de máxima potência) valor dos painéis solares

Inversor solar para converter a energia DC para alimentação CA, realizando processo de MPPT: Solar amostra inverter a potência de saída (curva IV) a partir da célula solar e aplicar a resistência adequada (carga) para as células solares para obter potência máxima.

MPP (ponto de máxima potência) do painel solar consistem MPP tensão MPP (V) e MPP corrente (I MPP): é uma capacidade do painel solar eo valor mais alto pode fazer maior MPP.

Painéis solares micro-invertidos são ligados em paralelo , que produz mais do que os painéis de saída normais, que são ligados em série com a saída da série determinada pelo painel desempenho menor (isto é conhecido como o "efeito de luz de Natal"). Micro-inversores de trabalhar de forma independente para que cada painel contribui com a sua produção máxima possível, dada a luz solar disponível.

Módulos de silício cristalino

A maioria dos módulos solares são actualmente produzidos a partir de silício células fotovoltaicas . Estes são tipicamente categorizadas como monocristalinos ou policristalinos módulos.

Módulos de filme fino 

Células solares de terceira geração são as células de película fina avançados. Eles produzem uma conversão relativamente alta eficiência para o baixo custo em comparação com outras tecnologias de energia solar.

Módulos de película fina rígidos

Nos módulos de filme fino rígidas, a célula e o módulo são fabricados na mesma linha de produção.

A célula é criado em um copo de substrato ou superstrato , e as ligações eléctricas são criados in situ, de um assim chamado "integração monolítico". O substrato ou superstrato é laminada com um encapsulante de uma parte frontal ou traseira folha , geralmente uma outra folha de vidro.

As principais tecnologias de células nesta categoria são de CdTe , ou um-Si , ou de a-Si + uc-Si em tandem , ou CIGS (ou variante). silício amorfo tem uma taxa de conversão de 6-12% da luz solar.

Módulos de película fina flexíveis 

Células de filme fino e flexível e módulos são criados na mesma linha de produção por depósito da camada fotoactivo e outras camadas necessárias num substrato flexível .

Se o substrato é um isolador (por exemplo, de poliéster ou de poliimida filme), em seguida, monolítico integração pode ser usado.

Se é um condutor, em seguida, uma outra técnica para a ligação eléctrica tem de ser usado.

As células são montados em módulos por laminação -los para um líquido incolor transparente de fluoropolímero no lado frontal (tipicamente ETFE ou FEP ) e um polímero adequado para a ligação com o substrato final, por outro lado. O (em quantidades MW) módulo flexível única disponível comercialmente utiliza silício amorfo junção tripla (desde Unisolar ).

Os chamados metamórfica invertida (IMM) células solares multijunction feitos em tecnologia composto semicondutor está apenas tornando-se comercializado em julho de 2008. A Universidade de Michigan do carro solar que venceu o americano Desafio Solar do Norte em julho de 2008 usado IMM thin-film solar flexível células.

Os requisitos para residencial e comercial são diferentes em que as necessidades residenciais são simples e podem ser embalados para que a tecnologia de células solares como progride, o outro equipamento de linha de base, tal como a bateria, inversor e tensão interruptor de transferência de detecção ainda precisa ser compactada e unitizada para uso residencial. O uso comercial, dependendo do tamanho do serviço será limitado na arena célula fotovoltaica, e refletores parabólicos mais complexos e concentradores solares estão se tornando a tecnologia dominante.

Os painéis flexíveis de película fina são ideais para aplicações portáteis, que são muito mais resistentes à ruptura do que as células normais cristalinos, mas pode ser quebrado dobrando-os em um ângulo agudo. Eles também são muito mais leves por metro quadrado do que os painéis solares rígidos convencionais.

O fotovoltaico flexível e fino-film global (PV) do mercado, apesar de cautela na indústria geral PV, deverá experimentar uma CAGR de mais de 35% até 2019, superando 32 GW de acordo com um novo estudo por IntertechPira.

Reciclagem

A maioria das partes de um módulo solar pode ser reciclado, incluindo até 97% de certos materiais semicondutores ou o vidro, bem como grandes quantidades de metais ferrosos e não-ferrosos. Algumas empresas privadas e organizações sem fins lucrativos estão actualmente empenhados em tomar -back e operações de reciclagem para módulos de fim de vida.

Possibilidades de reciclagem dependerá do tipo de tecnologia utilizada nos módulos:

Módulos baseados em silício: esquadrias de alumínio e caixas de junção são desmontados manualmente no início do processo. O módulo é então esmagado num moinho e as diferentes fracções são separadas -. Vidro, plásticos e metal. É possível recuperar mais de 80% do peso de entrada  Este processo pode ser realizado por empresas de reciclagem de vidro plana desde a morfologia e composição de um módulo fotovoltaico é semelhante aos vidros planos utilizados na construção e na indústria automotiva. O vidro recuperado, por exemplo, é prontamente aceito pela espuma de vidro e indústria isolamento de vidro.

Módulos não à base de silício:. Eles exigem tecnologias de reciclagem específicos, tais como a utilização de banhos químicos, a fim de separar os diferentes materiais semicondutores Para o telureto de cádmio módulos, o processo de reciclagem começa por esmagamento do módulo e subsequentemente separando as diferentes fracções. Este processo de reciclagem é concebido para recuperar até 90% do vidro e 95% dos materiais semicondutores contidos.  Algumas unidades de reciclagem de escala comercial foram criados nos últimos anos, por companhias privadas.

Desde 2010, há uma conferência europeia anual que reúne fabricantes, empresas de reciclagem e pesquisadores de olhar para o futuro da reciclagem de módulos fotovoltaicos.

Produção 

Em 2010, 15,9 GW de instalações de sistemas solares fotovoltaicos foram concluídas, com levantamento de preços de energia solar fotovoltaica e PVinsights empresa de pesquisa de mercado com crescimento de 117,8% em instalação solar PV com base no ano-a-ano. Com mais de 100% ano-a-ano o crescimento na instalação do sistema PV, os fabricantes de módulos PV aumentou drasticamente seus embarques de módulos solares em 2010. Eles ativamente expandiu sua capacidade e se transformaram em gigawatt GW jogadores. De acordo com PVinsights, cinco das dez maiores empresas de módulos fotovoltaicos em 2010 são jogadores GW. Suntech, First Solar, a Sharp, Yingli e Trina Solar são produtores GW agora, ea maioria deles dobrou suas expedições, em 2010.

Produtores dez Top 

Os dez principais produtores de módulos solares (por embarques MW) em 2010 foram:

Suntech
First Solar
Da Sharp Solar
Yingli
Trina Solar
Solar canadense
Hanwha SolarOne
SunPower
Renewable Energy Corporation
SolarWorld