STC (Standard Test Conditions, standardowe warunki testowe) to umówiony zestaw warunków, w których mierzy się moc znamionową panelu i niemal wszystkie parametry z karty katalogowej: natężenie promieniowania 1000 W/m², temperatura ogniw 25 °C i widmo światła AM1.5G. Dzięki temu moduły różnych producentów da się porównać jedną liczbą. Na dachu te trzy warunki prawie nigdy nie zdarzają się jednocześnie.
Trzy liczby i co znaczą
- 1000 W/m² to natężenie światła padającego na szybę. PVEducation zaznacza, że wzorcowe widmo AM1.5G znormalizowano do 1 kW/m² po prostu dlatego, że to okrągła liczba.
- 25 °C to temperatura ogniw, a nie powietrza. W słońcu ogniwa są zwykle dużo cieplejsze od otoczenia.
- AM1.5G opisuje skład światła: słońce przeszło przez 1,5 grubości atmosfery (masa powietrza to 1/cos kąta od pionu, więc słońce stoi około 48° od zenitu), a litera G oznacza światło całkowite, bezpośrednie i rozproszone, czyli widmo dla płaskich modułów. Wzorzec widma opisuje norma IEC 60904-3.
Nikt nie czeka na takie niebo. W laboratorium i na końcu linii produkcyjnej światło daje symulator słoneczny: krótki błysk lampy z filtrem, za krótki, żeby ogrzać ogniwa ponad 25 °C. Przyrząd zapisuje wtedy krzywą I-V, a jej najwyższy punkt to moc znamionowa. Norma IEC 61215 używa tego samego pomiaru, żeby sprawdzić dane z tabliczki i policzyć spadek mocy po próbach narażeniowych.
Co na karcie katalogowej jest w STC
W STC podane są moc znamionowa, Voc, Isc, Vmp, Imp i sprawność modułu. Mediana sprawności w STC w bazie PV Index wynosi 21,9%. Zwykle obok jest drugi blok wartości w warunkach NOCT albo NMOT, czyli przy 800 W/m² i wyższej temperaturze. Porównuj moduły w tej samej kolumnie: moc w NMOT jednego producenta obok mocy w STC drugiego to porównanie bez sensu.
Sam pomiar też ma rozrzut. Wydania norm IEC 61215 i IEC 61730 z 2016 roku wymagają, żeby niepewność pomiaru była podana jawnie, a moc konkretnej sztuki mieści się w klasie wyznaczonej przez tolerancję mocy.
STC a praca na dachu
W pełnym słońcu ogniwa nagrzewają się. Przy powietrzu 20 °C, 1000 W/m² i NOCT 45 °C wzór z PVEducation daje 20 + (45 - 20) / 80 × 100 = 51 °C w ogniwach. Przy współczynniku temperaturowym -0,30%/°C to około 8% mniej mocy niż w STC. Mediana tego współczynnika w bazie to -0,30%/°C. Przesuń suwaki, żeby zobaczyć, jak krzywa odjeżdża od warunków testowych:
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.
Działa to też w drugą stronę. W mroźny, słoneczny poranek ogniwa są zimniejsze niż 25 °C, więc napięcie rośnie ponad Voc z karty. Dlatego długość stringu liczy się na najniższą temperaturę, a nie na STC, i sprawdza z napięciem systemu. Pełny rachunek strat między tabliczką a produkcją jest w artykule Moc znamionowa panelu a to, co naprawdę dostajesz.
Źródła
- PVEducation, Standard Solar Spectra (AM1.5G, 1000 W/m²)
- PVEducation, Air Mass (definicja masy powietrza, normalizacja do 1 kW/m²)
- PVEducation, Nominal Operating Cell Temperature (wzór na temperaturę ogniw)
- UL 61215-2 (przyjęcie IEC 61215-2:2021), zawiadomienie o zmianach, Intertek: MQT 06, STC = 1000 W/m², 25 °C, widmo IEC 60904-3
- FuturaSun, zmiany w IEC 61215 i IEC 61730 wydania 2016 (niepewność pomiaru na etykiecie)
