Μια καμπύλη ρεύματος-τάσης (I-V) δείχνει τους πιθανούς συνδυασμούς ρεύματος και τάσης εξόδου μιας φωτοβολταϊκής (PV) συσκευής.
Κουτί σύνδεσης με διόδους παράκαμψης
Μάζα αέρα (AM=Air Mass)Η μάζα αέρα (AM=Air Mass) είναι το μήκος διαδρομής που περνά το φως μέσα από την ατμόσφαιρα κανονικοποιημένο στο μικρότερο δυνατό μήκος διαδρομής (δηλαδή όταν ο ήλιος βρίσκεται ακριβώς από πάνω).
Η μάζα του αέρα ποσοτικοποιεί τη μείωση της ισχύος του φωτός καθώς αυτό διέρχεται από την ατμόσφαιρα και απορροφάται από τον αέρα και τη σκόνη.
Η μάζα αέρα ορίζεται ως:
όπου θ είναι η γωνία από την κατακόρυφο (ζενίθ).
Όταν ο ήλιος βρίσκεται ακριβώς από πάνω, η μάζα αέρα είναι 1.
Ρεύμα βραχυκυκλώματος (Isc) 
Αυτό το μέγιστο ρεύμα είναι γνωστό ως ρεύμα βραχυκυκλώματος και συμβολίζεται Isc.Όταν η μονάδα είναι βραχυκυκλωμένη, η τάση στο κύκλωμα είναι μηδέν.
Τάση ανοιχτού κυκλώματος (Voc)
-Ισχύς εξόδου Φ/Β κυψέλης
Η ισχύς που διατίθεται από μια φωτοβολταϊκή συσκευή σε οποιοδήποτε σημείο της καμπύλης είναι απλώς το γινόμενο του ρεύματος και της τάσης σε αυτό το σημείο και εκφράζεται σε watt.
Στο σημείο ρεύματος βραχυκυκλώματος, η ισχύς εξόδου είναι μηδέν, αφού η τάση είναι μηδέν ενώ.
Στο σημείο τάσης ανοιχτού κυκλώματος, η ισχύς εξόδου είναι επίσης μηδενική, αλλά αυτή τη φορά οφείλεται στο ότι το ρεύμα είναι μηδέν.
-Μέγιστη ισχύς (Pmax)
Χαρακτηριστικές καμπύλες Φ/Β πλαισίου
Το ρεύμα και η ισχύς εξόδου των φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών είναι περίπου ανάλογα με την ένταση του ήλιου.
Σε μια δεδομένη ένταση, το ρεύμα εξόδου και η τάση λειτουργίας ενός ηλιακού πάνελ καθορίζονται από τα χαρακτηριστικά του φορτίου.Οι κατασκευαστές ηλιακών πλαισίων περιλαμβάνουν γραφήματα με καμπύλες i-v για πολλές ακτινοβολίες στα φύλλα δεδομένων τους.
Το παρακάτω σχήμα δείχνει την απόδοση μιας ηλιακής μονάδας για:
Ηλεκτρικά δεδομένα Φ/Β πλαισίου σε πρότυπες συνθήκες (STC)
Οι Πρότυπες συνθήκες δοκιμής (STC) είναι οι εργαστηριακές συνθήκες υπό τις οποίες ελέγχονται όλες οι φωτοβολταϊκές μονάδες.
Μπορούμε να πούμε ότι το STC είναι ένα σημείο αναφοράς για τη σύγκριση διαφορετικών τύπων φωτοβολταϊκών μονάδων, ακόμα κι αν δεν προέρχονται από τον ίδιο πάροχο.
STC (Standard Test Conditions) σημαίνει:
Ηλεκτρικά δεδομένα STC Φ/Β πλαισίων από το φύλλο δεδομένων του κατασκευαστή
Φαινόμενο σκίασης και Δίοδοι παράκαμψης - Bypass diodes
Diodes are included to avoid overheating of cells in case of partial shading.
Since cell heating reduces the operating efficiency it is desirable to minimize the heating.
Very few modules incorporate any design features to decrease temperature, however installers try to provide good ventilation behind the module.
Μια φωτοβολταϊκή συσκευή, όπως μια ηλιακή μονάδα, παράγει το μέγιστο ρεύμα της όταν δεν υπάρχει αντίσταση στο κύκλωμα, δηλαδή όταν υπάρχει βραχυκύκλωμα μεταξύ των θετικών και αρνητικών ακροδεκτών της.
Αυτό το μέγιστο ρεύμα είναι γνωστό ως ρεύμα βραχυκυκλώματος και συμβολίζεται Isc.Όταν η μονάδα είναι βραχυκυκλωμένη, η τάση στο κύκλωμα είναι μηδέν.
Τάση ανοιχτού κυκλώματος (Voc)
Αντίθετα, η μέγιστη τάση εμφανίζεται όταν υπάρχει διακοπή στο κύκλωμα.
Αυτό ονομάζεται τάση ανοιχτού κυκλώματος και συμβολίζεται Voc.Κάτω από αυτή τη συνθήκη η αντίσταση είναι απείρως υψηλή και δεν υπάρχει ρεύμα, αφού το κύκλωμα είναι ατελές.
Καμπύλη τάσης ρεύματος (I-V)
Αυτό ονομάζεται τάση ανοιχτού κυκλώματος και συμβολίζεται Voc.Κάτω από αυτή τη συνθήκη η αντίσταση είναι απείρως υψηλή και δεν υπάρχει ρεύμα, αφού το κύκλωμα είναι ατελές.
Καμπύλη τάσης ρεύματος (I-V)
Αυτά τα δύο άκρα στην αντίσταση φορτίου, και όλο το φάσμα των συνθηκών μεταξύ τους, απεικονίζονται στην καμπύλη I-V.Το ρεύμα, εκφρασμένο σε Α, βρίσκεται στον (κάθετο) άξονα y.
Η τάση, σε V, βρίσκεται στον (οριζόντιο) άξονα x.
Οργανο ιχνηλάτησης της καμπύλης ρεύματος-τάσης Δες video
Η τάση, σε V, βρίσκεται στον (οριζόντιο) άξονα x.
Οργανο ιχνηλάτησης της καμπύλης ρεύματος-τάσης Δες video
-Ισχύς εξόδου Φ/Β κυψέλης
Η ισχύς που διατίθεται από μια φωτοβολταϊκή συσκευή σε οποιοδήποτε σημείο της καμπύλης είναι απλώς το γινόμενο του ρεύματος και της τάσης σε αυτό το σημείο και εκφράζεται σε watt.
Στο σημείο ρεύματος βραχυκυκλώματος, η ισχύς εξόδου είναι μηδέν, αφού η τάση είναι μηδέν ενώ.
Στο σημείο τάσης ανοιχτού κυκλώματος, η ισχύς εξόδου είναι επίσης μηδενική, αλλά αυτή τη φορά οφείλεται στο ότι το ρεύμα είναι μηδέν.
-Μέγιστη ισχύς (Pmax)
Υπάρχει ένα σημείο στο γόνατο της καμπύλης όπου βρίσκεται η μέγιστη ισχύς εξόδου.
Αυτό το σημείο μέγιστης ισχύος στην καμπύλη του παραδείγματός μας είναι όπου η τάση είναι 17 βολτ και το ρεύμα είναι 2,5 αμπέρ.
Επομένως, η μέγιστη ισχύς σε βατ είναι 17 βολτ επί 2,5 αμπέρ ή 42,5 βατ.
Αυτό το σημείο μέγιστης ισχύος στην καμπύλη του παραδείγματός μας είναι όπου η τάση είναι 17 βολτ και το ρεύμα είναι 2,5 αμπέρ.
Επομένως, η μέγιστη ισχύς σε βατ είναι 17 βολτ επί 2,5 αμπέρ ή 42,5 βατ.
Το ρεύμα και η ισχύς εξόδου των φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών είναι περίπου ανάλογα με την ένταση του ήλιου.
Σε μια δεδομένη ένταση, το ρεύμα εξόδου και η τάση λειτουργίας ενός ηλιακού πάνελ καθορίζονται από τα χαρακτηριστικά του φορτίου.Οι κατασκευαστές ηλιακών πλαισίων περιλαμβάνουν γραφήματα με καμπύλες i-v για πολλές ακτινοβολίες στα φύλλα δεδομένων τους.
Το παρακάτω σχήμα δείχνει την απόδοση μιας ηλιακής μονάδας για:
- 1000 W/m² (μπλε καμπύλες)
- 800 W/m² (κόκκινες καμπύλες)
- 200 W/m² (ματζέντα καμπύλες)
Οι Πρότυπες συνθήκες δοκιμής (STC) είναι οι εργαστηριακές συνθήκες υπό τις οποίες ελέγχονται όλες οι φωτοβολταϊκές μονάδες.
Μπορούμε να πούμε ότι το STC είναι ένα σημείο αναφοράς για τη σύγκριση διαφορετικών τύπων φωτοβολταϊκών μονάδων, ακόμα κι αν δεν προέρχονται από τον ίδιο πάροχο.
STC (Standard Test Conditions) σημαίνει:
- Μια ακτινοβολία 1000 W/m², η οποία προσομοιώνει τη μέγιστη ηλιοφάνεια σε μια επιφάνεια που βλέπει απευθείας τον ήλιο σε μια μέρα χωρίς σύννεφα.
- Θερμοκρασία του στοιχείου = 25°C. Η θερμοκρασία του ίδιου του ηλιακού κυττάρου, όχι η θερμοκρασία του περιβάλλοντος.
- Μάζα αέρα = 1,5. Αυτός ο αριθμός είναι κάπως παραπλανητικός καθώς αναφέρεται στην ποσότητα φωτός που πρέπει να περάσει από την ατμόσφαιρα της Γης προτού μπορέσει να χτυπήσει την επιφάνεια της Γης και έχει να κάνει κυρίως με τη γωνία του ήλιου σε σχέση με ένα σημείο αναφοράς στη γη.
- Αυτός ο αριθμός ελαχιστοποιείται όταν ο ήλιος βρίσκεται ακριβώς πάνω, καθώς το φως πρέπει να διανύσει μια ελάχιστη απόσταση ευθεία προς τα κάτω και αυξάνεται καθώς ο ήλιος προχωρά πιο μακριά από το σημείο αναφοράς και πρέπει να κινηθεί υπό γωνία για να χτυπήσει στο ίδιο σημείο.
Όπως φαίνεται στην εικόνα, οι κατασκευστές των Φ/Β πλαισίων στα φύλλα δεδομένων (data sheet) δίνουν για κάθε μοντέλο τις παρακάτω ηλεκτρικές ιδιότητες όπως αυτές μετρήθηκαν στο εργαστήριο
Ηλεκτρικά δεδομένα STC Φ/Β πλαισίων από τη Βιβλιοθήκη
- Μέγιστη ισχύς (Pmax) σε WpΤάση στη μέγιστη ισχύ (Ump) σε V
- Ρεύμα στη μέγιστη ισχύ (Imp) σε A
- Τάση ανοικτού κυκλώματος (Uoc) σε V
- Ρεύμα βραχυκυκλώματος (Isc) σε A
- Βαθμός απόδοσης (η) σε %
Ηλεκτρικά δεδομένα STC Φ/Β πλαισίων από τη Βιβλιοθήκη
Στην εικόνα βλέπουμε τα παραπάνω δεδομένα όπως έχουν καταχωρηθεί στη Βιβλιοθήκη Φωτοβολταϊκών πλαισίων
θερμοκρασιακά δεδομένα Φ/Β πλαισίου
Κατασκευή Φ/Β πλαισίου
Οι ηλιακοί συλλέκτες χρησιμοποιούν φωτεινή ενέργεια (φωτόνια) από τον ήλιο για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια μέσω του φωτοβολταϊκού φαινομένου.
Το δομικό (φέρον φορτίο) μέλος μιας μονάδας μπορεί να είναι είτε το ανώτερο στρώμα (υπερστρώμα) είτε το πίσω στρώμα (υπόστρωμα).
Η πλειονότητα των μονάδων χρησιμοποιεί κυψέλες κρυσταλλικού πυριτίου με βάση γκοφρέτα ή κυψέλη λεπτής μεμβράνης με βάση το τελλουρίδιο του καδμίου ή το πυρίτιο.
Το κρυσταλλικό πυρίτιο, το οποίο χρησιμοποιείται συνήθως σε μορφή γκοφρέτας σε φωτοβολταϊκά (PV) μονάδες, προέρχεται από πυρίτιο, ένας συνήθως χρησιμοποιούμενος ημιαγωγός.
Οι ηλιακοί συλλέκτες χρησιμοποιούν φωτεινή ενέργεια (φωτόνια) από τον ήλιο για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια μέσω του φωτοβολταϊκού φαινομένου.
Το δομικό (φέρον φορτίο) μέλος μιας μονάδας μπορεί να είναι είτε το ανώτερο στρώμα (υπερστρώμα) είτε το πίσω στρώμα (υπόστρωμα).
Η πλειονότητα των μονάδων χρησιμοποιεί κυψέλες κρυσταλλικού πυριτίου με βάση γκοφρέτα ή κυψέλη λεπτής μεμβράνης με βάση το τελλουρίδιο του καδμίου ή το πυρίτιο.
Το κρυσταλλικό πυρίτιο, το οποίο χρησιμοποιείται συνήθως σε μορφή γκοφρέτας σε φωτοβολταϊκά (PV) μονάδες, προέρχεται από πυρίτιο, ένας συνήθως χρησιμοποιούμενος ημιαγωγός.
Diodes are included to avoid overheating of cells in case of partial shading.
Since cell heating reduces the operating efficiency it is desirable to minimize the heating.
Very few modules incorporate any design features to decrease temperature, however installers try to provide good ventilation behind the module.
Κουτί σύνδεσης με διόδους παράκαμψης
Μάζα αέρα (AM=Air Mass)
Η μάζα του αέρα ποσοτικοποιεί τη μείωση της ισχύος του φωτός καθώς αυτό διέρχεται από την ατμόσφαιρα και απορροφάται από τον αέρα και τη σκόνη.
Η μάζα αέρα ορίζεται ως:
όπου θ είναι η γωνία από την κατακόρυφο (ζενίθ).
Όταν ο ήλιος βρίσκεται ακριβώς από πάνω, η μάζα αέρα είναι 1.
Link https://www.ti-soft.com/el/support/help/electricaldesign/libraries/products/pvmodules/what-must-know