Послідовне та паралельне з'єднання сонячних елементів - вольт-амперні характеристики та потужність

Сонячні модулі із сонячними елементами

Сонячні модулі складаються з кількох послідовно з'єднаних сонячних елементів.

Для більших установок ці модулі з'єднують як послідовно, так і паралельно; це має ще й ту перевагу, що в разі виходу з ладу окремих елементів втрата потужності мінімізується.

Такі сонячні установки можна використовувати безпосередньо. Проте часто за допомогою трансформаторів та інверторів створюють вищі напруги, щоб подавати одержану електричну енергію в наявну електромережу.

Попередні знання

Учні мають уміти складати просте електричне коло і мають розуміти поняття напруги та сили струму. Крім того, вони мають знати принцип послідовного та паралельного з'єднання.

Принцип

За паралельного з'єднання можна одержати приблизно вдвічі меншу напругу і приблизно вдвічі більшу силу струму, ніж у двох послідовно з'єднаних сонячних елементів.

Навчальна мета

У цьому базовому досліді учні вивчають зв'язок між силою струму та напругою в електричному колі із сонячним елементом.

Завдання

Учні навантажують сонячний елемент змінним опором. Вони щоразу записують напругу та силу струму за різних опорів.

• Збери дослід відповідно до рисунка.
• Постав модулі біля лівого краю дошки.
• Закріпи лампу за допомогою штативного приладдя та муфти на верхньому краї дошки - а саме спочатку вертикально над сонячним елементом.
• Постав нульову позначку масштабної лінійки на положення лампи.
• Вибери діапазони вимірювання і .

• Зміни схему відповідно до рисунка.
• Повтори серію вимірювань для тих самих відстаней лампи, які було використано в першому досліді.
• Запиши виміряні значення.

• Електричну потужність, вироблену сонячними елементами, обчислюють з усіх виміряних значень і заносять у таблиці.
• На сусідньому рисунку показано вольт-амперні характеристики за паралельного та за послідовного з'єднання при різних освітленостях.

• Із сусіднього рисунка видно, що максимальної потужності можна досягти лише за певного навантаження, тобто за певної напруги. Для паралельного з'єднання двох сонячних елементів вона становить приблизно , а для послідовного - приблизно .

• Тому, якщо прагнути максимального вироблення потужності, напруга під навантаженням для обох видів з'єднання має спадати приблизно до напруги холостого ходу. Якщо нанести ці значення напруги на вольт-амперну характеристику, то видно, що напруга для максимальної потужності лежить у ділянці переходу від крутої до пологішої частини кривої.