Солнечные модули являются основным компонентом для построения
фотоэлектрических систем (ФЭС). Они могут быть изготовлены с любым выходным
напряжением. После того как солнечные элементы подобраны (см. раздел “солнечные элементы””) - их
необходимо спаять. Серийные элементы снабжены токосъемными сетками для припайки
к ним проводников. Батареи можно составлять в любой комбинации. Простейшей батареей является цепочка из последовательно соединенных
элементов. Можно соединить эти цепочки параллельно, получив так называемое
последовательно-параллельное соединение. Параллельно можно соединять лишь
цепочки (линейки) с идентичным напряжением, при этом их токи согласно закону
Кирхгофа суммируются. При наземном использовании они обычно используются для зарядки аккумуляторных
батарей (АКБ) с номинальным напряжением 12 В. В этом случае, как правило, 36
солнечных элементов соединяются последовательно и герметизируются посредством
ламинации на стекле, текстолите, аллюминии. Элементы при этом находятся между
двумя слоями герметизирующей пленки, без воздушного зазора. Технология вакуумной
ламинации позволяет выполнить это требование. В случае воздушной прослойки между
защитным стеклом и элементом, потери на отражение и поглощение достигли бы 20-30
% по сравнению с 12 % - без воздушной прослойки. Электрические параметры солнечного элемента представляются как и отдельного
солнечного элемента в виде вольтамперной кривой при стандартных условиях (
Standart Test Conditions), т.е., при солнечной радиации 1000 Вт/м2,
температуре - 25оС и солнечном спектре на широте
45о(АМ1,5). Точка пересечения кривой с осью напряжений называется напряжением холостого
хода - Uxx, точка пересечения с осью токов – током короткого
замыкания Iкз. Максимальная мощность модуля определяется как наибольшая мощность при STC
(Standart Test Conditions). Напряжение, соответствующее максимальной мощности, называется напряжением
максимальной мощности (рабочим напряжением - Up ), а соответствующий
ток - током максимальной мощности (рабочим током - Ip ). Значение рабочего напряжения для модуля, состоящего из 36 элементов, таким
образом, будет около 16…17 В (0,45….0,47 В на элемент) при 25о С. Такой запас по напряжению по сравнению с напряжением полного заряда АКБ (14,4
В) необходим для того, чтобы компенсировать потери в контроллере заряда-разряда
АКБ (о нем речь пойдет позже), а в основном - снижение рабочего напряжения
модуля при нагреве модуля излучением : температурный коэффициент для кремния
составляет около минус 0,4 %/градус (0,002 В/градус для одного элемента). Следует заметить, что напряжение холостого хода модуля мало зависит от
освещенности, в то время как ток короткого замыкания, а соответственно и рабочий
ток, прямо пропорциональны освещенности. Таким образом, при нагреве в реальных условиях работы, модули разогреваются
до температуры 60-70оС, что соответствует смещению точки рабочего
напряжения, к примеру, для модуля с рабочим напряжением 17 В - со значения 17 В
до 13,7-14,4 В (0,38-0,4 В на элемент). Исходя из всего выше сказанного и надо подходить к расчету числа
последовательно соединенных элементов модуля.