ポータブルソーラーパネルを勉強する
ソーラーパネルを２種類買ってみました。
ってことでソーラーパネルに関して勉強してみます。
【セル】
太陽電池素子そのものです。
セル一枚で0.5V～1Vくらいの発電をします。
Sunpower製の13cm角のセルで0.55V3.5Wくらいの発電をします。
【モジュール】
セルを複数集めて樹脂や強化ガラスで固めた物をモジュールと呼びます。
【単結晶と多結晶の違い】
【単結晶】
シリコンインゴットをスライスして単結晶セルを作る。
丸いセルだと並べた時に空間が開くのでカットする。有効に使えるように八角形にカットして並べます。
【多結晶】
多結晶は、単結晶を作った際にカットした端材などを集めて再利用で作ったセルです。
単結晶と比べて分子構造が均一に並んでいないため
・見た目がまだら模様のように見える
・衝撃などで破損しやすい
・単結晶を比較して効率が悪い
・単結晶と比較して安価である
などの特徴を持ってます。
【単結晶と多結晶の違い】
・見た目まだら模様なのは多結晶
・四隅を切り落としているのは単結晶
・単結晶の変換効率約20％
・多結晶の変換効率約15％
などの違いがあります。
この中で一番気になるところ変換効率ですが、あくまでセルの変換効率であり、ソーラーパネルの出力には影響しません。
つまり
100Ｗ出力のソーラーパネル製品で考えると
・単結晶の変換効率約20％の100W出力ソーラーパネル
・多結晶の変換効率約15％の100W出力ソーラーパネル
どちらでも出力は100Wで変わりありません。
変換効率の差はどこにでるか？
大きさ（寸法）などに出てきます。
単結晶ソーラーパネルの大きさよりも、
変換効率の悪い多結晶のソーラーパネルの方が大きくなる。
ってことです。
100Ｗ出力のソーラーパネルのはずなのに単結晶は出力95Ｗ。多結晶は出力75Ｗってことはありません。
もし本当に出力75Ｗなどだったらそれは単にその製品の品質の問題です。
しかし、太陽光の影響もあり真の出力測定は難しいと思います。
【発電能力】
Sunpowerの13cm角クラスのセルは1個あたり0.55V3.5Wの発電能力です。
例えばこの製品
SPECは
19.8V6.06A 120W出力
写真通りの作りだとして
モジュールは９枚のセルで構成 0.55V×９枚=4.95V、3.5V×９枚=31.5W
４モジュール 4.95V×4モジュール=19.8V、31.5W×4モジュール=126W
ってことになります。おおむね計算通り。
これは4枚のモジュール、合計36枚のセルが直列に接続されている。ってことになります。
こんな感じ。
この場合、どういうことが起こるか？
どこか１枚のセルが雲で隠れると、直列接続は接続が切れてしまい、120W出力が0Wになります。
そうならないようにどうするか？
まずセルを４分割します。
セルは分割後も各々0.55Vの電圧を維持します。
それを直列接続する。
このように2.2V3.5Wのセルが出来ます。
このセルでモジュールを作る。
2.2V×９枚=19.8V、3.5V×９枚=31.5W
ということで、モジュール１枚で19.8Vを作ることができます。
このモジュールを４枚組み合わせる。
前は直列接続だったのですが、これで4枚のモジュールは並列に接続できます。
これで19.8V126Wのソーラーパネルが出来ます。
これの利点は、どこか一部分が雲で隠されても並列なので出力をある程度維持できます。
一つのセルが雲に隠れると１モジュールが死ぬので出力は25％ダウン19.8V94.5Wになります。
【追記】
レビューの写真を見るとBLUETTI ソーラーパネル 120Wはセルを2分割しているようですね。
そうなると
1枚のセルは1.1V3.5W
1モジュールは9.9V31.5W
2枚のモジュールで19.8V63Wの2並列19.8V126Wと予想します。
セル1個が隠れた場合、2モジュールが死んで出力50％ダウンかな。
【出力Ｗ数】
ソーラーパネルのWって何？
このソーラーパネル21Wってなってます。この21Wは何か？
前章に書いたソーラーパネルのセルの出力の合計です。
恐らく1モジュール7V7W。モジュール3枚で21Wだと思います。
ではそれがこのソーラーパネルの出力か？っていうとそうではないです。
モジュール出力の合計が7V21W。
このソーラーパネルの出力はUSB5Vです。では21W/5V=4.02A出力できるか？
もちろん答えはNOです。
7V21Wを5V出力に変換します。その変換のための電力はどこから出るか？
当然ソーラーパネルで発電した電力です。
変換した結果、ソーラーパネルの21W出力はコントロールBOXでUSB5V3Aで15Wに変換されます。
知らないととっても残念な話です。
120Wソーラーパネルのこれはどうか？
コントロールBOX出力のDC出力（PWM方式やMPTT方式に変換した場合を除く）ほぼダイレクト出力なので120Wに近い出力が出ます。
Type-AやType－C出力は、変換が入るので出力は120Wからダウンします。
（実際は120WからダウンしてもType-AやType-Cにはほぼ分からないです）
※ソーラーパネルからコントロールBOXを介さずにダイレクトにケーブルが出てる場合、（アンダーソンケーブル出力など）
このパターンはソーラーパネルからほぼダイレクト出力なので120Wに近い出力が出来ると思います。
【出力Ｗ数の定義】
〇〇W出力はどんな定義なのか？
太陽光は当然一定ではないので、人工光源です。
人工光源約3.５万～4万Luxの時の出力のようです。
3.5万ってどのくらい？
太陽光の最大時と比較すると以外と低いです。
太陽光は何Luxなの？
測定してみました。
測定に使ったのは
快晴の日の13時くらいの太陽光が10万～11万Luxです。
そして11万Luxが最大。12万Luxには届きませんでした。
太陽光11万Luxの時にソーラーパネルの出力が最大近くまででます。
120Ｗソーラーパネルで100Ｗくらい。
太陽に少しもやがかかると、すぐに8万Luxくらいに下がります。
少し霞んだかな？ってだけで下がります。
11万Luxが8万Luxに下がると、下がった分だけ出力が簡単に下がります。100W出てた出力は70Wくらいに。
悲しいですね。
10時の太陽光と13時の太陽光もPowerが違います。13時＞10時
13時太陽光と15時の太陽光もPowerが違います。13時＞15時
です。
そんなに気持よく発電出来る時間は長くないです。
（今度太陽光だけでも測定してみます。）
ソーラパネルの充電は非常時には役にはたつと思いますが
気長に、補助的な物だと考えましょう。
まだ続きます