Krzywa I-V (charakterystyka prądowo-napięciowa) pokazuje, jaki prąd daje moduł przy każdym napięciu, od zwarcia do obwodu otwartego. Zaczyna się w punkcie Isc przy zerowym napięciu, biegnie prawie poziomo, a przy napięciu bliskim Voc gwałtownie spada do zera. Wszystkie wartości elektryczne z karty katalogowej to punkty tej jednej krzywej, zmierzonej w warunkach STC.
Trzy punkty, które warto znać
- Isc: początek krzywej, największy prąd przy zerowym napięciu.
- Voc: koniec krzywej, największe napięcie przy zerowym prądzie.
- Punkt mocy maksymalnej (MPP): miejsce, w którym iloczyn napięcia i prądu jest największy. Jego współrzędne to Vmp i Imp, a iloczyn to moc znamionowa.
Na obu końcach moc wynosi zero, więc krzywa mocy (P-V) ma kształt garbu, a jej szczyt leży dokładnie nad MPP. Ten szczyt cały czas szuka tracker MPPT w falowniku. Jak bardzo krzywa przypomina prostokąt, mówi fill factor.
Krzywa I-V w prawdziwym świetle i upale
Zmieniaj natężenie światła i temperaturę ogniw i patrz, jak przesuwają się prąd, moc i punkt mocy maksymalnej.
Jak to jest liczone
Krzywa to model jednodiodowy bez rezystancji szeregowej i równoległej, zapisany w jawnej postaci przechodzącej przez trzy punkty z karty katalogowej: I(V) = Isc × (1 - C1 × (exp(V / (C2 × Voc)) - 1)), gdzie C2 = (Vmp / Voc - 1) / ln(1 - Imp / Isc), a C1 = (1 - Imp / Isc) × exp(-Vmp / (C2 × Voc)).
Dla innych warunków najpierw przesuwają się cztery punkty, a krzywa jest dopasowywana do nich od nowa. Gdy g to natężenie promieniowania podzielone przez 1000 W/m², a dT to temperatura ogniw minus 25 °C: Isc i Imp skalują się o g × (1 + współczynnik Isc × dT); Voc zmienia się o współczynnik Voc × dT; Vmp bierze to, co zostawia współczynnik Pmax po zmianie prądu, więc przy 1000 W/m² moc maksymalna podąża za współczynnikiem Pmax z karty. Oba napięcia spadają też o C2 × Voc × ln(g), czyli własną reakcję diody na mniejszy prąd.
Model nie ma rezystancji szeregowej, więc kolano krzywej jest ostrzejsze niż w prawdziwym module, ani równoległej, więc przy słabym świetle poniżej około 200 W/m² wynik jest nieco zbyt optymistyczny. Współczynniki temperaturowe to proste wokół 25 °C. NOCT jest tu temperaturą ogniw podaną w karcie, użytą przy 800 W/m²; artykuł wyjaśnia, jak ogniwa ją osiągają.
Model poglądowy, nie pomiar.
Jak krzywa zmienia się w słońcu i w upale
Natężenie promieniowania przesuwa krzywą w pionie: przy połowie światła prąd spada mniej więcej o połowę, a napięcie tylko trochę. Temperatura przesuwa ją w poziomie: cieplejsze ogniwa mają niższe Voc i Vmp, a prąd rośnie nieznacznie. Dlatego punkt mocy maksymalnej nigdy nie stoi w miejscu i falownik musi go śledzić.
Jak się ją mierzy
W fabryce krzywą I-V modułów zapisuje symulator słońca podczas krótkiego błysku lampy, a wynik decyduje o klasie mocy. W terenie mierzy się ją przenośnym miernikiem charakterystyk (I-V tracerem), który przez ułamek sekundy obciąża string od zwarcia do obwodu otwartego. Norma IEC 62446-1 zalicza pomiar krzywej I-V stringu do rozszerzonych testów kategorii 2 przy odbiorze instalacji, a wynik przelicza się do STC według IEC 60891, żeby porównać go z kartą.
Co mówi kształt krzywej
- Schodki na krzywej: część modułów albo ogniw jest zacieniona lub uszkodzona, a diody bocznikujące wyłączają ich sekcje. Patrz zacienienie.
- Łagodny spadek przy Voc: wzrosła rezystancja szeregowa, na przykład na skorodowanym złączu albo w puszce.
- Pochylenie przy Isc: niska rezystancja bocznikująca, na przykład defekty ogniw.
- Niższy prąd w całym zakresie: brud, degradacja albo po prostu mniej światła niż przy pomiarze odniesienia.
- Niższe napięcie: brakujący moduł w stringu albo zwarta dioda.
Krzywa niedopasowanych modułów w jednym stringu wygląda inaczej niż suma pojedynczych krzywych; patrz niedopasowanie.