☀️ Ogniwo słoneczne — efekt fotowoltaiczny i krzywa IV
Interaktywna symulacja fotowoltaiki: poznaj krzywą IV, współczynnik wypełnienia, napięcie obwodu otwartego i prąd zwarcia. Zmieniaj nasłonecznienie i temperaturę, by zobaczyć wpływ na sprawność. Model oparty na równaniu diody Shockleya.
O tej symulacji
Ten symulator wykreśla pełną charakterystykę IV ogniwa słonecznego za pomocą równania diody Shockleya, a następnie znajduje jego punkt mocy maksymalnej, przeszukując krzywą w poszukiwaniu maksimum iloczynu V·I. Zmieniaj natężenie promieniowania, temperaturę i współczynnik idealności diody, aby zobaczyć dokładnie, jak pochmurny dzień, gorący dach lub ogniwo niższej jakości obniżają napięcie obwodu otwartego, prąd zwarcia, współczynnik wypełnienia i ogólną sprawność — te same liczby, które widnieją w karcie katalogowej każdego prawdziwego panelu słonecznego.
🔬 Co pokazuje symulacja
Pomarańczową krzywą IV i błękitną krzywą mocy wykreślone razem, z punktem mocy maksymalnej (MPP) zaznaczonym na czerwono i zacienionym prostokątem pokazującym współczynnik wypełnienia — jak blisko krzywa zbliża się do idealnego prostokąta Voc×Isc — obok diagramu złącza p-n generującego pary elektron-dziura z padających fotonów.
🎮 Jak korzystać
Dostosuj natężenie promieniowania G, temperaturę T i współczynnik idealności n, albo kliknij gotowe ustawienie (Standardowe STC, Gorący dzień, Zachmurzenie, Pochmurno), aby zobaczyć aktualizację Voc, Isc, Pmax, współczynnika wypełnienia i sprawności η wraz z krzywą i znacznikiem MPP.
💡 Czy wiesz, że...
Panele słoneczne w rzeczywistości tracą sprawność w miarę nagrzewania się, a nie ją zyskują — wzrost temperatury obniża napięcie obwodu otwartego o około 2 mV na °C dla krzemu, dlatego karty katalogowe paneli podają ujemny „współczynnik temperaturowy”, a panele montuje się z przerwą powietrzną umożliwiającą chłodzenie.
Najczęściej zadawane pytania
Czym jest punkt mocy maksymalnej (MPP)?
To konkretna kombinacja napięcia i prądu na krzywej IV, przy której iloczyn V×I jest największy — rzeczywiste falowniki słoneczne wykorzystują układy „śledzenia punktu mocy maksymalnej” (MPPT) specjalnie po to, aby utrzymać panel w pracy w tym punkcie w miarę zmiany warunków.
Czym jest współczynnik wypełnienia?
To stosunek rzeczywistej mocy maksymalnej (Pmax) do teoretycznego maksimum uzyskanego przez pomnożenie napięcia obwodu otwartego przez prąd zwarcia (Voc×Isc). Współczynnik wypełnienia bliski 1 oznacza bardziej „prostokątną” krzywą IV i wydajniejsze ogniwo; prawdziwe ogniwa krzemowe zwykle osiągają wartości 0,7–0,85.
Dlaczego wyższe natężenie promieniowania zwiększa moc, ale nieproporcjonalnie?
Fotoprąd (IL) skaluje się niemal wprost proporcjonalnie do natężenia promieniowania G, zwiększając Isc i Pmax niemal proporcjonalnie, ale napięcie obwodu otwartego rośnie tylko logarytmicznie wraz z IL — więc podwojenie nasłonecznienia mniej więcej podwaja prąd, ale ledwie przesuwa napięcie, dlatego zachmurzenie znacznie bardziej obniża moc niż napięcie.
Dlaczego temperatura pogarsza sprawność?
Wzrost temperatury zwiększa prąd nasycenia wstecznego diody, co obniża napięcie obwodu otwartego, mimo że prąd zwarcia nieznacznie wzrasta — ponieważ napięcie spada szybciej, niż rośnie prąd, ogólna moc i sprawność maleją w gorące dni, dokładnie tak, jak pokazuje ustawienie „Gorący dzień”.
Co oznacza współczynnik idealności n?
To współczynnik korekcyjny w równaniu diody Shockleya, uwzględniający nieidealne zachowanie rekombinacyjne w rzeczywistym złączu. Wartość bliska 1,0 wskazuje na zachowanie zbliżone do idealnej diody; wyższe wartości (do około 2) odzwierciedlają większe straty rekombinacyjne i dają „łagodniejszą”, mniej wydajną krzywą IV.
Interaktywna symulacja fotowoltaiki: poznaj krzywą IV, współczynnik wypełnienia, napięcie obwodu otwartego i prąd zwarcia. Zmieniaj nasłonecznienie i temperaturę, by zobaczyć wpływ na sprawność. Model oparty na równaniu diody Shockleya.
3D · Three.js / WebGL renderer · 60 FPS target · runs fully client-side, no install