Тест солнечных панелек с Алиэкспресс.
Первая именуется как 5 Вт 12в стоит 708 руб, две обошлись в 1416 руб
Написано что поликристаллический кремний, с виду похоже на правду.
Размер элементов примерно 9х52мм, элементов в ряду 12 штук судя по центральной дорожке соединены последовательно. Всего на панели два ряда по 12 элементов.ряды соединены параллельно. Я конечно ни на какие 5 Ватт даже не рассчитывал, рассчитывал на 10....15% от заявленной мощности с учётом всего включая честность продавца и широту местожительства.
Для начала просто визуально проанализируем её
Обратная сторона
Обозначена как 136х110мм, но это общие размеры, по факту сами размеры элементов 9х52мм которые занимают прямоугольник 120х107мм ну и конечно там есть зазоры между элементами.
Учитывая размеры элементов 9х52мм и количество в 12 штук в два ряда можно сделать примерно такие выводы:
Стандартный поликристаллический элемент такого мелкого размера, вероятнее всего, вырезан из бракованных или обрезных пластин. Его параметры будут ниже, чем у полноразмерных элементов.
Типичное напряжение одного кремниевого элемента: 0,5 - 0,6 В (в точке максимальной мощности, Vmp).
Типичная плотность тока/мощности для поликристалла: около 30-35 мА/см² (или ~0,15-0,18 Вт/см²) при стандартных условиях (1000 Вт/м², 25°C).
Рассчитаем для одного элемента:
Напряжение (Vmp): ~0,55 В
Ток (Imp): Площадь (4,68 см²) * Плотность тока (32 мА/см²) = ~150 мА (0,15 А).
Мощность (Pmax): 0,55 В * 0,15 А = ~0,0825 Вт. Или от площади: 4,68 см² * 0,17 Вт/см² ≈ 0,08 Вт.
Вывод по элементу: Каждый такой мелкий элемент может выдавать около 80-85 мВт.
Напряжение: При последовательном соединении 12 элементов напряжения складываются.
12 элементов * 0,55 В = 6,6 В
Это номинальное напряжение в рабочей точке (Vmp). Напряжение холостого хода (Voc) будет выше — около 8,5-9 В.
Ток: Два ряда по 0,15 А, соединенные параллельно.
0,15 А * 2 = 0,3 А (300 мА).
Мощность (расчетная):
P = Vmp * Imp = 6,6 В * 0,3 А = 1,98 Вт (около 2 Вт).
Или от общей площади: 24 элемента * 4,68 см² = 112,3 см² ≈ 0,01123 м².
Умножаем на типичную удельную мощность поликристалла (~150 Вт/м²): 0,01123 м² * 150 Вт/м² = 1,68 Вт.
Или от мощности элемента: 0,0825 Вт * 24 = 1,98 Вт.
По сути нам продали 2 Ваттную панель под видом 5 ваттной.
Ладно это всё просто теоретическая оценка по внешнему виду, а теперь займёмся практической, так как солнца нет уже 3 месяца буду проверять под настольной лампой.
У меня панельки две одну я подогрел слишком сильно лампой накаливания и она слегка вздулась, заодно сравним их.
Первый график перегретая, разница сильно заметна. Освещение LED лампа OSRAM LV CLA60 7SW/830 230V E27 6,5Вт 560лм 3000К 180°
Как видим напряжение холостого хода 12,38в что составляет ~1.032 В на элемент что странно. Нам под видом поликристалал продали не стандартные кремниевые элементы 9x52mm, а элементы на основе арсенида галлия (GaAs) или высокоэффективные монокристаллические с очень высоким Voc ? Что то сильно сомневаюсь. Грубо говоря панель примерно 19 мВт даёт под такой лампой. Пиковый ток 3,9мА. Точка МРРТ находится примерно на уровне 9,6в
Мне просто интересно посмотреть как точка МРРТ будет зависеть от того как освещена панель
Тенденция явно видна, при нагрузке проседает напряжение и соответственно мощность потому что ток при этом не растёт, он упирается в максимальный который панель может выдать. На "пилу" тут и далее внимания не обращайте, у меня датчики пока что не очень точные.
Хм... я ток КЗ оказывается 3 мА значит всё таки он вырастет, но я не стал ждать
Ладно, тогда пробегусь с шагом 5%
Вот тут уже лучше видно ток резко возрастает под конец. А самый пик мощности в начале при минимальной нагрузке. Значит нужно проверить еще раз уменьшим нагрузку.
Тут уже лучше видна точка МРРТ в начале графика, а вот второй график справа это я заменил лампу на Rexant 230в 25,5Вт 2700К с которой снята матовая колба.
Мощности прибавилось, Напряжение холостого хода поднялось с 11.85в до 13.43в Увеличение x1.13. Isc (100% ШИМ) поднялся с ~3.0 мА до ~15.6 мА в x5.2 раза. Мощность (при ~1% ШИМ)~12 мВт (11В * 1.1мА) против ~134 мВт (13.3В * 10мА) Увеличение x11.2. А ведь у нас впереди еще тесты освещения лампой накаливания на 100Вт.
Но тут у меня ощущение что мы упёрлись в сопротивление нагрузки потому что ток перестал расти под конец, поэтому придётся повторить и выкрутить нагрузочный резистор (470 Ом) до половины (был полный 470, теперь будет примерно половина 235 Ом).
А вот это очень интересный тест!
Во первых на первом графике мы видим практически идеальную кривую показывающую местоположение МРРТ области. А на втором видимо я переборщил с нагрузкой, но посмотрите что случилось в конце. По сути ток и напряжение поменялись местами )
Теперь я решил посмотреть что будет если последовательно с нагрузкой включить индуктивность, взял smd 1000мкГн, а нагрузочный переменник выкрутил точно на 200 Ом.
4 теста:
Первый: Просто нагрузка 200 Ом.
Второй: добавил 1000мкГн последовательно с нагрузкой, и по моему всю энергию мы потеряли на дросселе.
Третий: Увеличил нагрузку до 470 Ом и как видно мощности сняли с панели больше.
Четвёртый: Тоже самое что 3й но удалил дроссель.
А что если нагрузим панель преобразователем ? возьмём популярный Mini 560 pro на 3,3в
Пока напряжение на панели не просело до 11 вольт модуль тянул нагрузку вплоть до 14мА, конечно слишком мало для питания чего то серьёзного, но для зарядки ионистора может и подойдёт. Но это нагрузка менее 200 ом.
А теперь сравним LED лампу 25,5 Вт с лампой накаливания 100 Вт
Разница колоссальная, LED ласпа даёт какие то крохи по сравнению с лампой накаливания. Оба теста в одинаковых условиях расстояние от лампы около 15см.
И на правом графике мы как раз видим кривую мощности и явную точку МРРТ на пике горба.
А теперь подробный тест кривой МРРТ
Vmp ≈ 6.8–7.0 В Imp ≈ 26–27 мА Pmax ≈ 0.182–0.183 Вт
Точка MPPT: Vmp ≈ 6.8 В Imp ≈ 26.5 мА Pmax ≈ 0.180 Вт
То есть эта панель будет выдавать в таких условиях максимальную мощность если контролёр МРРТ просадит панель до 6,8в и будет выжимать из нее 26,5мА
Теперь посчитаем удельную мощность:
Если исходить из реальной площади занятой фотоэлементами:
120×107 мм = 128.4 см² то удельная мощность 1.40 мВт/см².
Если считать по общим внешним габаритам то:
136×110 мм = 149.6 см² P=1.20 мВт/см²
Если по удельной площади самого кремния:
9×52 мм = 468 мм² = 4.68 см²
Всего 24 ячейки ⇒ S_cells = 24 × 4.68 = 112.32 см²
Pmax = 0.180 Вт
Pcell=0.180112.32≈0.00160 Вт/см²Pcell=112.320.180≈0.00160 Вт/см²
Итого: 180мВт общая мощность, Uхх: ~13.7 В, ток КЗ (Isc): ~37–38 мА удельная габаритная:
1.20 мВт/см² если считать по внешним габаритам.
1.40 мВт/см² если считать по площади занятой элементами не учитывая зазоры между ними
1.60 мВт/см² если считать по самим кристаллам кремния.
А это с двумя электролитами по 4700мкФ параллельно солнечной панели:
Теперь сравним еще две панели.
Вторая панель куплена у того же продавца, тьам у него на выбор 3 варианта: 12в 5 Вт, 12в 3 Вт и 5в 5 Вт, теперь будет 12в 3 Вт
Размеры панели поменьше, обозначена как 115х85мм, сразу покажу как выглядят все три
На фото она вверху справа, нижняя правая уже продавалась как GREATZT TZ 6В 160мА. сразу заметно отсутствие токопроводящей дорожки поверх кремния как на первой панели.
Обратная сторона всех трёх
Самая маленькая 110х60мм
У средней видно что ячеек также 12 штук, а токопроводящая дорожка закрыта снаружи. Как и у большой две секции включены параллельно, при желании можно перерезать дорожку и включить последовательно.
Размер ячеек 52х6мм и примерно 3,5мм посередине закрыто.
На самой мелкой панели ячеек также 12 штук размер каждой 52х8мм посередине также перемычка шириной около 3 мм
Тест трёх панелей в одинаковых условиях
И это странно потому что самая мелкая панель уделала по мощности среднюю.
Краткий итог это теста:
Большая панель Uxx: 12,874в Pмакс: 250 мВт Vmp ≈ 8.1 В, Imp ≈ 30.9 мА
Средняя панель Uxx: 13,3в Pмакс: 156 мВт Vmp ≈ 6.323 В, Imp ≈ 24.6 мА
Мелкая панель Uxx: 6,58в Pмакс: 184 мВт Vmp ≈ 5.55 В, Imp ≈ 33.1 мА
Не буду тут расписывать длинные расчёты площадей, просто сразу результат:
Еще один тест самой мелкой панели
Первая кривая нагрузка 68 Ом, последняя кривая нагрузка 29 Ом. Как видно от нагрузки также зависит мощность панели, если нагрузка будет перегружать панель и просаживать напряжение то МРРТ точка будет ниже чем там где могла бы быть.
Тест панели размером 48х30 см на окне, за окном 8 декабря всё небо затянуто тучами 13 часов дня, панель за двойным оконным стеклом.
Слева нагрузка 470 Ом, справа 236 Ом.
Последняя версия МРРТ контроллера у меня вытягивала с нее около 150...160мВт
Этот тест вытянул 170мВт. Возможно нагрузка не оптимальна и великовата (Автолампочка 24в 21Вт, спираль холодная поэтому сопротивление маленькое).
Теперь посмотри сколько энергии крадёт оконное стекло
Первый тест через оконное стекло под углом около 50°, второй тест вплотную к стеклу то есть смотрим на горизонт, третий тест за окном под открытым небом под углом около 45°. Тест показывает что угол наклона влияет не особо, а вот стекло сильно портит мощность, почти в 2 раза снижает мощность панели при рассеянном дневном свете.
Панель 40х15 см сквозь оконное стекло и под открытым небом
Разница огромная.
Освещение лампой накаливания 100 Вт
Мелкие панели 4 штуки в конфигурации 2p2s
Первый тест LED лампа 25,5 Вт, второй тест лампа накаливания 100 Вт.
Расчёты говорят что на солнце такой вариант должен дать 3,96Вт
А теперь подключим МРРТ контроллёр на чипе CN3767 к этой конфигурации и посмотрим что будет
Видно что в начале чип ограничивает напряжение на 12,6в ибо плата заточена под зарядку свинцово-кислотных АКБ от солнечных панелей.
Пиковая точка МРРТ находится на 10,2...10,3в что составляет около 5,15в на каждую панельку. Плюс сама плата что то тоже кушает.
Имитация подключенного АКБ