Фотоэлектрические ячейки часто объединяют в последовательно­параллельные соединения, повышая таким образом выходную мощ­ность. Когда несколько фотоэлементов (или параллельных соедине­ний нескольких фотоэлементов) соединяются в цепь последователь­но, их выходное напряжение (Увых) увеличивается. Когда несколько

фотоэлементов (или последовательных соединений нескольких фо­тоэлементов) подсоединяются параллельно, максимальная сила тока (7тах) всех соединенных в цепь ячеек эквивалентна произведению /тах одной ячейки или их комбинации на количество ячеек или их ком­бинаций. При этом максимальная мощность (Ртах) последовательно - параллельного соединения одинаковых ячеек эквивалентна произ­ведению Ртлх каждой ячейки на количество ячеек. Иными словами, максимальная мощность (Ртах) такого соединения эквивалентна про­изведению V ^ и / „ всего соединения.

Для примера рассмотрим десять параллельно соединенных ком­бинаций из 36 последовательно соединенных фотоэлектрических ячеек каждая. Предположим, максимально достижимая сила тока для каждой ячейки составляет 7шах = 2,2 ампера. Тогда

^вых = 36 х 0,5 В = 18 В;

7тах = 10 х 2,2 А = 22 А;

= 18 В х 22 А = 396 Вт.

Это значение можно округлить до 400 ватт. Однако это лишь теоретический результат. На деле при подключенной к системе фо­тоэлектрических ячеек нагрузке ее выходная мощность будет ниже расчетной. Это происходит потому, что напряжение всей системы по­следовательно соединенных ячеек при подключении, нагрузки падает на несколько процентов из-за возникающего внутреннего сопротив­ления в самой системе. В описанном выше случае реальное выходное напряжение (Увых) системы при потреблении электричества, близком к /гаах, составит только 14 вольт.

Таким образом, реальная выходная мощность составит:

Рт = 14 В х 22 А = 308 Вт, что можно округлить до 300 ватт.

НИЗКО-, СРЕДНЕ - И ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

В низковольтных слаботочных фотоэлектрических системах для достижения желаемого выходного напряжения (Ивых) отдель­ные ячейки обычно подсоединяются последовательно. Для подза­рядки 12-вольтовой аккумуляторной батареи стандартное значение Пых составляет 16 В, что требует последовательного подсоединения 32 ячеек.

Такое соединение называют фотоэлектрическим модулем. Не­сколько модулей, подключенных параллельно, образуют фотоэлек-

трическую панель (солнечную батарею) и позволяют получать бблыние значения максимальной силы тока (/тах). Для достижения еще более высоких значений Увь1х или /тах несколько фотоэлектри­ческих панелей подключают, соответственно, последовательно или параллельно, создавая фотоэлектрическую батарею.

Теоретически, последовательно подключая сотни и тысячи фо­тоэлектрических ячеек, можно получить очень высокое напряжение (до 5 киловольт постоянного тока), но на практике решить подобную задачу проблематично. Дело в том, что внутреннее (или собственное) сопротивление ячеек суммируется, что жестко ограничивает макси­мальное значение /тах и приводит к тому, что под нагрузкой выход­ное напряжение падает. Эту проблему можно решить с помощью вы­соковольтных фотоэлектрических комплексов, где множество ячеек или низковольтных модулей подключены параллельно. В этом слу­чае они образуют множество идентичных параллельно подключен­ных элементов, которые потом соединяются последовательно.

Получить среднее напряжение от низковольтной солнечной ба­тареи можно с помощью инвертирующего усилителя мощности, за­питанного от аккумулятора большой емкости. Солнечная батарея поддерживает заряд аккумулятора, а тот обеспечивает ток высокого напряжения для усилителя, когда это необходимо. Такая система позволяет получать обычный (для США) переменный ток напряже­нием 117 вольт от источников постоянного тока мощностью в 12 или 24 вольта.