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如何選太陽能板
Q1. 太陽能板的技術規格怎麼看?
太陽能板的技術規格,有幾項指標是必須知道的,以一片輸出功率100W太陽能板產品的規格來說:
電池單元 | 單晶156.75x156.75mm |
峰值功率 | 100W |
峰值功率電壓 | 18V |
峰值功率電流 | 5.55A |
開路電壓 | 21.24V |
短路電流 | 6.21A |
能源轉換效率 | 21.6% |
尺寸(含外框架) | 670x940x35mm |
重量(包裝) | 6.85Kg |
其中
峰值功率Pmp:為太陽能板正常工作下,所能輸出的最大功率,單位W(Wolt瓦特)
峰值功率電壓 Vmp:峰值功率時的輸出電壓值,單位為V(Volt伏特)。
峰值功率電流 Imp:峰值功率時的輸出電流值,單位為 A(Amp安培)。
開路電壓 Voc:開路(斷路)狀態下所產生的電壓值,為系統電壓值上限,單位為V(Volt伏特)。
短路電流 Isc:短路時所產生的最高電流值,為系統電流值上限,單位為 A(Amp安培)。
能源轉換效率:單位面積太陽能晶片所轉換的能源比例(%)。
Q2. 什麼是單晶太陽能板?多晶太陽能板?
單晶太陽能板
以單晶矽(Monocrystalline Silicon)為主要材料,所以又稱單晶矽太陽能板。因為半導體晶圓製程,外觀邊角多為圓弧或切邊造型。單晶太陽能板優勢在晴朗天候有較好的發電效率(能源轉換率),適合建置在空曠大面積或陽光日曬充足的區域位置。
多晶太陽能板
以多晶矽(Polycrystalline Silicon)為主要材料,所以又稱多晶矽太陽能板。製程上較單晶太陽能板容易,可裁成正方形,舖設時可達最大面積效率。多晶太陽能板的優勢在陰天可維持發電效率(衰減幅度小),適合建置在北部、東北部、高山、或多雨雲霧的地區。
Q3. 什麼是能源轉換率?為什麼無法做到100%能源轉換率?
單位面積太陽能晶片所轉換的能源比例(%),例如20%能源轉換率太陽能板,是指單位日光照射面積日光輻射能量為100%時,經過太陽能板的光電效應產出的最大電能約為20%的能量。
基於多個於物理限制無法做到100%能源轉換率,包括
- 光的反射
- 光能通過材料所產生熱,部分光能被轉化為熱能
- 矽晶體的單位密度不可過高,過高又會產生更多熱能流
- 矽晶體感應太陽光譜頻率的範圍非100%
- 材料本身的電阻
因此能源轉換率無法100%。以目前市售產品技術來說,20%的能源轉換率就屬於業界中、上性能,是太陽能板產品的標準轉換效能。
Q4. 較高的能源轉換率太陽能板一定好嗎?
目前市售產品太陽能板能源轉換率大約多在20%左右的能源轉換率,在實驗室中可以達到40~50%的能源轉換率,但超高成本、需在特殊場景或耐用度受限,應用範圍、經濟性離市售量產還很遙遠,多為實驗測試或特殊用途,如軍事或太空人造衛星使用。
就單一規格指標而言,高能源轉換率太陽能板的確優於低能源轉換率的,但僅僅節省了日照單位面積,但其實還有更重要的指標,如發電功率的單位成本、產品壽命耐用度等;就規格來說,我們在乎的還是 峰值功率Pmp、峰值功率電壓 Vmp、峰值功率電流 Imp。
Q5. 如何選購太陽能板?
就產品規格而言,簡單的說就是依據您的發電量需求,對應太陽能板規格中的「峰值功率Pmp」,例如您需要發電功率600W,您可以組合6片100W太陽能板,或4片150W太陽能板,或3片200W太陽能板,或2片300W太陽能板...。沒錯,就是用簡單的數學。
「峰值功率電壓 Vmp」、「峰值功率電流 Imp」則是與太陽能板或多個太陽能板的最終輸出電壓與電流有關,多個太陽能板用不同的串聯、並聯方式排列,會有不同的最終輸出電壓與電流,達到一定值的電壓,才能對需電池充電,才能推動變流器開始進行直流電、交流電轉換工作。
Q6. 如何計算與設計太陽能板陣列?
太陽能板陣列排列方式,也就是不同的串聯、並聯方式排列,會決定最終輸出電壓與電流。設計太陽能板陣列有兩個基本原則:一是盡量使用相同規格(特別是輸出功率Pmp)的太陽能板組合陣列,好處是計算公式簡單不出錯、易於檢測保養維護、排列整齊美觀。
二是您必須知道最基本的串聯、並聯電學知識,太陽能板串聯電壓相加、電流不變;並聯電壓不變、電流相加;輸出功率都是相加的。
連接模式 | 參數 | 電池1 | 電池2 | 輸出 |
串聯 | 電壓 | 25V | 25V | 50V |
電流 | 4A | 4A | 4A | |
功率 | 100W | 100W | 200W | |
並聯 | 電壓 | 25V | 25V | 25V |
電流 | 4A | 4A | 8A | |
功率 | 100W | 100W | 200W |
依據面積換算輸出功率,假設一平方米可以鋪設100W功率的太陽能板,無論串聯、並聯架構,總功率 = 單片太陽能板功率 x 片數,假設要鋪設30坪屋頂:
30坪 = 30 x 3.3平方米/坪 = 99平方米
總功率 = 100W/片 x 1片/平方米 x 99平方米 = 9,900W
以上僅為計算說明,實際設計需考量方位、傾斜角度、維修通道。