¿Por qué las corrientes de mis celdas solares no se suman?

Estoy afuera a plena luz del sol probando algunas nuevas células solares que soldé juntas. Tengo una cadena de celdas alineadas así:

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Mi DMM lee un circuito abierto de 3,14 V y un cortocircuito de 0,8 A. Tomo dos cuerdas más y las conecto así:

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Mi DMM debería leer algo así como 3.14V y 2.4A. En cambio, lee 3.14V y 1.61A.

Pensé que podría necesitar diodos para cada cadena, así que hice esto:

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Diodo: https://www.mouser.com/ProductDetail/Vishay-Semiconductors/BAW76-TAP/?qs=sGAEpiMZZMtoHjESLttvkqndoGbqj5C%2FaqMW7rnfy0M%3D

Esperaba una caída de voltaje y, efectivamente, mi DMM leyó 3V y 0.52A. A continuación, hice esto:

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Esperaba 3V y ~1.5A. En cambio, obtuve 3V y 0.82A.

Nunca he experimentado celdas solares paralelas que tengan una caída de corriente como esa en mis otros paneles solares. La corriente no solo es más baja después de agregar un diodo, sino que es aún más baja cuando los conecto en paralelo. Aparte de una posible mala mano de obra de mi parte, ¿alguien sabe una posible causa?

¡¡¡EDITAR!!!

Aquí hay imágenes del fenómeno (CÓMO-ESTÁ-OCURRIENDO-EL-MUNDO). Cada cadena de células solares está codificada por colores. Las celdas que tienen este problema de reducción actual son las más grandes. Cada imagen muestra la corriente de cortocircuito con mi DMM (lo siento, Kevin White, jaja). Usé una lámpara, así que sí, la corriente será pequeña, pero es suficiente.

Primera cadena de celdas que funcionan mal: 0.51mA

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Segunda cadena de celdas que funcionan mal: 0,36 mA

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Primera y segunda cadenas de celdas que funcionan mal en paralelo: debe ser 0,51 + 0,36 = ~0,87 mA. En cambio, es 0.43mA

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Y por el bien de un grupo de control, 1ra cadena de celdas que funcionan normalmente: 0.3mA

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2da cadena de celdas que funcionan normalmente: 0.28mA

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Primera y segunda cadena de celdas en funcionamiento en paralelo: debe estar alrededor de 0,3 + 0,28 = ~ 0,58 mA. es 0.6mA :)

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Y finalmente, para validar mi punto, la primera y la segunda serie de celdas que funcionan normalmente y la primera serie de celdas que funcionan mal en paralelo: deben ser 0,6 mA + 0,51 mA = ~ 1,1 mA. En cambio, es 0.53mA.

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Es casi como si las celdas más grandes estuvieran desviando la corriente. Probé para pantalones cortos. Busqué corrosión y mala construcción. Nada se destaca.

¡¿QUÉ ESTÁ PASANDO?!

¿Cuál es tu carga?
@ usuario3528438 sin carga. Circuito abierto en todos los casos.
@jsotola Sí, medí todas las cuerdas por separado. Todos estaban dentro de +/-0.01V y +/-0.01A entre sí.
Entonces, ¿de dónde viene la corriente?
@user3528438 las células solares cortocircuitadas con mi DMM.
encontré esta cosa interesante mientras buscaba especificaciones de diodos microsemi.com/existing-parts/parts/136636
Dependiendo de la química de la celda, supongo que debería obtener> 0.6V Voc por celda, por lo tanto, 3.6V por cadena. Verifique cada celda para Voc, Isc y luego vea si alguna está en cortocircuito o abierta. Luego elija una carga para obtener el 80% de Voc.
No tengo una respuesta, pero deseo validar su sorpresa. Definitivamente algo no está bien.
¿Cuáles son los parámetros de sus células solares según la documentación?

Respuestas (5)

Es necesario que la iluminación de los elementos de las células solares sea uniforme en el momento de la medición.

Los elementos conectados en serie deben ser del mismo tipo. El daño (o sombreado) de un elemento conduce a la pérdida de eficiencia de toda la cadena.

La tensión nominal de circuito abierto de los elementos conectados en serie debe ser la misma (el número de elementos conectados en serie debe ser el mismo).

No solo luz solar uniforme sino también plena con la misma intensidad para corriente de cortocircuito como se define en la hoja de datos.
El mismo efecto se observó en el exterior a plena luz del sol. Las fotos fueron tomadas en el interior cuando el sol estaba bajo.
No solo la luz solar total, sino los paneles orientados verticalmente en la dirección del sol. Sin sombras en los paneles. Resistencia de entrada del medidor de corriente lo suficientemente baja para medir cortocircuitos como se define en la hoja de datos de los paneles. Busque en la hoja de datos de su DMM la resistencia de entrada.
El efecto ocurre solo con un tipo de celda solar, independientemente de la dirección de la luz.
En la última foto hay una conexión paralela de dos cadenas de 14 elementos y una cadena de 6 elementos. ¿Por qué está tratando de conectarse en cadenas paralelas con diferentes números de elementos (y diferentes voltajes nominales)?

Probablemente tenga un error de cableado, posiblemente una matriz no se esté conectando correctamente.

Intente desconectarlos cada uno por turno, probablemente desconectar uno de ellos no afectará la corriente. Las corrientes deben sumar

La corriente de cortocircuito con tres paneles será ligeramente menor que la suma de los paneles individuales ya que el voltaje a través del medidor será mayor ya que pasa más corriente, pero no habrá muchos errores.

Si observa el diagrama de la curva VI:ingrese la descripción de la imagen aquí

Puede ver que incluso si el voltaje en el panel no es del todo cero, la corriente permanece casi igual: actúan como fuentes de corriente constante.

Los diodos no son necesarios ya que bajo estas condiciones no habrá flujo de corriente hacia los otros paneles. La situación principal en la que se necesitan diodos es cuando tiene un panel solar conectado a una batería; en este caso, la corriente puede fluir hacia atrás desde la batería cuando el panel no está iluminado. El diodo evita esto.

Se da cuenta de que, en general, no debe medir la capacidad actual de las fuentes de voltaje usando un DMM de esa manera. Normalmente colocaría el DMM en serie con la carga.

Por ejemplo, si mide la corriente de una batería de esa manera, quemará el fusible del medidor o posiblemente lo dañará.

Las celdas solares son un caso especial en el sentido de que cuando las carga mucho, su voltaje cae y se convierten en fuentes de corriente constante.

energias-alternativas-tutoriales

Aproximadamente el 50% de su respuesta fue sobre la técnica de medición de corriente de cortocircuito del OP. Pero no me queda claro si está diciendo que hay un problema con la técnica de medición. Esta es una medida bastante común para las células solares, ¿no? Dado que las células solares no son fuentes de voltaje. Estoy confundido acerca de lo que estás hablando.
La medición de las células solares individualmente no produce un resultado que indique un error de cableado, por lo que todavía estoy bastante confundido. Entiendo que no se debe hacer un cortocircuito con fuentes de energía convencionales, pero para medir el vataje de las celdas solares, esta es la técnica que se usa típicamente.

Las celdas no coinciden, esto podría deberse a algunas razones: la fábrica podría haberse estropeado, podrían haberse dañado. Independientemente, no es aconsejable usar celdas (o cadenas de celdas) que no coinciden en el mismo módulo porque pueden disipar la energía en las celdas y reducir su eficiencia.

¿Qué puedes hacer al respecto? Simplemente dejaría la cadena ofensiva fuera. Podrías encontrar un reemplazo y combinarlo. Idealmente, la curva IV del módulo o celda debe coincidir lo más posible con las otras celdas.

La falta de coincidencia en los módulos fotovoltaicos ocurre cuando los parámetros eléctricos de una celda solar se alteran significativamente con respecto a los de los dispositivos restantes. El impacto y la pérdida de potencia por desajuste dependen de:

  • el punto de funcionamiento del módulo fotovoltaico;
  • la configuración del circuito; y
  • el parámetro (o parámetros) que son diferentes del resto de las células solares.

Las diferencias en cualquier parte de la curva IV entre una celda solar y otra pueden dar lugar a pérdidas por desajuste en algún punto de funcionamiento. A continuación se muestra una curva IV no ideal y el régimen de funcionamiento de la célula solar. Si bien puede ocurrir una discrepancia en cualquiera de los parámetros de la celda que se muestran a continuación, las discrepancias importantes suelen deberse a diferencias en la corriente de cortocircuito o en el voltaje de circuito abierto. El impacto de la falta de coincidencia depende tanto de la configuración del circuito como del tipo de falta de coincidencia, y se demuestra con más detalle en las páginas siguientes.

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Fuente de imagen y texto: educación PV

Como puede ver en mi publicación, el efecto es solo en un tipo de celda solar, incluso cuando no se combina con celdas solares de diferentes tipos.
No tiene que ser de un tipo diferente para que haya una falta de coincidencia, cada celda tiene una curva ligeramente diferente, generalmente se emparejan en la fábrica.

Está suponiendo que el principio de superposición se aplica a las fuentes fotovoltaicas no lineales tal como lo hace con los circuitos lineales.

No se aplica a circuitos no lineales.

De manera similar, esto no se aplica a la superposición.

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Su informe de prueba está desorganizado y no es conciso y no tiene especificaciones de prueba y condiciones de iluminación menos que ideales. Primero informa 0.8A para 1 cadena y 1.6A para 3 cadenas paralelas idénticas sin resultados para cada una. Luego informa Debe ser 0.6mA + 0.51mA = ~ 1.1mA. ¿Cómo, cuáles bajaron de A a mA?

Su informe de prueba es imposible de entender. Debe ser una tabla concisa de resultados con números claros de elementos. Compare las especificaciones, calcule la potencia de la luz y luego informe los resultados para validarlo.

Es posible que experimente una resistencia de fuga en condiciones de baja corriente.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Los PV son fuentes de corriente constante casi ideales por debajo de la mitad del Voc, excepto cuando la potencia de la luz de entrada es tan baja que la fuga interna afecta la fuente de corriente. ¿Por qué solo obtienes 1 mA?

Si ve, su medición de corriente de cortocircuito está dando una gran disparidad entre dos cadenas de celdas más grandes (0.51 y 0.36) que sus dos cadenas de celdas más pequeñas (0.3 y 0.28).

También estoy sospechando de un problema con el multímetro. Puede tener una no linealidad interna para alguna parte del rango de medición. Intente cambiar el método de medición actual. Coloque una resistencia de 1 ohmio en la salida de la cadena de celdas solares y mida el voltaje en la resistencia. Esto podría darle la confirmación de que su multímetro es el problema o no.

Además, intente medir la corriente directamente usando su método actual de amperímetro en el panel pero con un rango de corriente de 20A. Tiene una derivación diferente para la medición que su rango de mA. Es posible que obtenga una lectura de baja resolución, pero le confirmará que su problema no se debe a su método de medición.