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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

  1. 光的反射
  2. 光能通過材料所產生熱,部分光能被轉化為熱能
  3. 矽晶體的單位密度不可過高,過高又會產生更多熱能流
  4. 矽晶體感應太陽光譜頻率的範圍非100%
  5. 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。