技术信息: 挑选适合您的组件

下列是选择太阳能组件大小所应该考虑的建议。讨论被划分成两个主要点:

1)

2)

关键概念

• 组件的电流与光照强度的增加率是直线性的。
• 组件操作电压对光照强度， 相对地是不敏感， 在 10% 充分的阳光中下降大约 5% 。

用词的定义

• 电力点 - 组件输出最大电力的操作电压和电流。(强迫组件在更高或低的电压运行将导致较低效率的操作)。
• 使用旋环期 - 应用被预计操作时间的百分比。
• AM1, AM1.5 - 所有的应用方法 - 在晴天中午充分的阳光照明强度。
  
  

无电池系统的电压计算

电压考虑

所选择的组件的电力点电压应该接近应用的必要操作电压。作为大概的估计， 电力点电压是开放电路电压的大约 75% 。

电流计算

1. 确定应用所需的最小的电流: I_min

2. 确定应用时， 最低的运行光强度 (threshold intensity): L_min (以下图表大概地描述在各种光线情况下阳光强度的概念。 强度是以充分的太阳强度的百分比估计的 (也称 AM1.5)。

3. 计算您组件的充分太阳光线的规格所需的电流: I_mod

I_mod = I_min x 100% / L_min

4. 以电压与计算了的电流，I_mod， 选择适配的组件。

注意:组件表现通常是根据电流在某一个电压下操作 (比如 50mA@3V) 而被指定的。 这操作点通常是紧挨电力点。 一些组件被指定在充分的阳光下使用， 其他组件则在如 1/4 阳光的较低光度下使用。 这是为了简化选择。 1/4 的太阳光线是便携式电子器件使用较典型的光强度， 是经常被选择作为门限光强度。

直接用太阳能输电应用方式的计算例子

例子 1: 台需要 9 mA @ 345mA @ 3V 操作的收音机。 您想要收音机在 20% 之上充分阳光的光度中操作。

I_mod = I_min x 100% / L_min

I_mod = 9mA x 100% / 20%

I_mod = 45mA

您将需要在充分阳光中， 会输出 45mA @ 3V 的组件。

例子 2: 与例子 1 相同， 不过光源是办公室灯， L_min = 0.4%。

I_mod = I_min x 100% / L_min

I_mod = 9mA x 100% / 0.4%

I_mod = 2250mA

您将需要在充分阳光中能输出 2250mA @ 3V 的组件。 以为收音机供电来说， 这个组件的尺寸非常大。 一个更好的解决方法是使用一个较小的组件， 然后把它结合与再充电电池使用。 当您把它放在接近窗口的地方， 组件将会为再充电电池蓄电。

例子 3: 您想要安装在商店灯光照明之下运作的闪动的 LED 零售展示。 灯饰闪动系统使用平均 0.1mA @ 2.4V 的能量来供给 5个 LED 电力。 从图表上面我们看到， 商店照明设备发出 L_min = 1.3% 的光度。

I_mod = I_min x 100% / L_min

I_mod = 0.1mA x 100% / 1.3%

I_mod = 7.7mA

您需要在充分的阳光照明之下将生产 7.7mA @ 2.4V 的组件。 另外， 你也可以参考在充分阳光中表现评为 0.4% (约 400 Lux) 的微光规格。 这可正常化， 以归为 1.3% 的水平。

利用电池的系统的电压计算

电压考虑

为电池充电的应用， 组件的操作电压应该至少和电池充电时的电压一样高。 这应该比电池的产量电压高。 一个 NiCd 电池有 1.2 伏特的产量， 但需要 1.4 伏特充电。 一个 12 伏特的铅酸电池充电时需要从14 到 15 伏特的电压。 在必需使用阻拦二极管防止电池在黑暗中流失电力的情形，需要另外的 0.6 伏特。 做为例子， 一组 3个 NiCd 电池， 以 3.6 伏特运形， 需要一个 4.2 或 4.8 伏特的组件， 取决于是否使用阻拦二极管。

需要阻拦二极管吗

当太阳能组件在黑暗中和电池仍然保持连接， 组件是一个被正向加偏压的二极管， 会使电池排泄电流。 跟单晶体硅比较，非晶硅的问题比较小， 但如果组件长时间地在黑暗中， 还是会造成问题。 如果组件的开状态电路电压显著的比电池输出的电压高，电流排泄率将显著地下降。 如果组件的尺寸正确，天天取得光照的应用，可不必考虑使用二极管。 如果应用情况将有延长的时间在储存状态，您应该使用阻拦的二极管。 各种应用情况应该单独地被评估，以作适当的选择。

电流计算

与电池应用方式的计算例子

例子 1: 院子里的一盏灯取电量是 20mA， 而您要它每晚操作 8 小时。 您估计每天平均能得到 4 小时充分的阳光。

I_avg = I_app x 使用率

I_avg = 20mA x 8hr / 24hr

I_avg = 6.67mA

L_avg = 100% x 4hr/24hr

L_avg = 16.67%

I_mod = I_avg x 100% / L_avg

I_mod = 6.67mA x 100% / 16.67%

I_mod = 40mA

例子 2: 您的手机在待机时间的取电量是 3mA， 通话时间的取电量是 300mA 。 假设手机以通话时间使用，每天平均维持 10 分钟， 以待机时间使用， 维持 23 小时又 50 分钟。 手机每天能得到相等于 2 小时的充分阳光照明。 找出能为手机保持充分电力所需要的组件的尺寸。

I_avg = I_app x 使用率

I_avg = {3mA x [(23hr 50 min)/24hr]} + [300mA x (10min/24hr)]

I_avg = {3mA x [(23hr x 60min) + 50 min]/(24hr x 60min)] + {300mA x [10min / (24hr x 60min)]}

I_avg = [3mA x .993] + [300mA x .0069]

I_avg = 5.05mA

L_avg = 100% x 2hr/24hr

L_avg = 8.33%

I_mod = I_avg x 100% / L_avg

I_mod = 5.05mA x 100% / 8.33%

I_mod = 60mA

如果电话的充电电压是 6V， 您将需要至少 6V， 60mA 的组件为您提供所需的电能。

例子 3:一只利用 12V 电池系统操作捕鱼设备的渔船， 一个月里使用 4 天， 并且规定平均为 2A 操作 6 小时。 渔船平均每天将有 4.5 小时的阳光。把一个月度周期考虑在内， 计算所需的组件大小。

I_avg = I_app x 使用率

I_avg = 2A x [(4 x 6hr)/30 days]

I_avg = (2A x 1000mA/1A) x (24hr / 720hr)

I_avg = 2,000mA x 0.0315

I_avg = 63mA

L_avg = 100% x 4.5hr/24hr

L_avg = 18.75%

I_mod = I_avg x 100% / L_avg

I_mod = 63mA x 100% / 18.75%

I_mod = 336mA

如果渔船一个月里被使用4 天，而使用之间分格的时间相等， 12V 400mA 的组件应该足够提供操作渔船所需的电能。 然而，如果渔船需要连绪两天被使用， 在次日使用之前充分地给电池充电的时间将不足够。 如果电池的电能容量充足， 这将不会是个问题。 不过， 如果电池的容量只有一天的使用所需， 将必需增加充电量。 您将需要以每日周期的使用率重新作计算。