Ogniwa, moduły, panele i układy fotowoltaiczne

Szczegóły

Nadrzędna kategoria: Artykuły

Opublikowano: środa, 19, lipiec 2017 09:54

W Europie nasila się tendencja do zastępowania węgla energią pozyskiwaną ze słońca zarówno jako źródła ciepła jak i energii elektrycznej. Świadczą o tym najnowsze dane statyczne. Jeszcze 10 lat temu wykorzystanie energii słonecznej jako źródła ciepła stanowiło ułamek procenta. W 2016 r. było to już ponad 10% (rys. 1).

Zasada działania ogniw FV
Zjawisko fotowoltaiczne polega na przetwarzaniu światła słonecznego na energię elektryczną. Głównym surowcem do produkcji ogniw fotowoltaicznych jest krystaliczny krzem.

Ogniwo składa się z dwóch warstw: pozytywnej (+) i negatywnej (-). W momencie, gdy w ogniwo trafiają promienie słoneczne, pomiędzy tymi warstwami powstaje różnica potencjałów. Z reguły w pojedynczym ogniwie napięcie nieznacznie przekracza 0,5 V. Pojedyncze ogniwo fotowoltaiczne jest w stanie wytworzyć maksymalnie ok. 2 W mocy, co jest wielkością zbyt małą dla praktycznych zastosowań.

Dla uzyskania większych napięć lub prądów oraz mocy ogniwa łączone są szeregowo lub równolegle tworząc moduł fotowoltaiczny. Moc takich modułów wyrażana jest w watach mocy szczytowej (Wp − Watt peak), zdefiniowanych jako moc dostarczana przez nie w warunkach standardowych, tj. przy umownej wartości promieniowania słonecznego określanego wskaźnikiem AM 1,5 (air mass 1,5) o mocy 1000 W/m² oraz temperaturze otoczenia 25°C.

Zwykle kształtuje się pomiędzy 30 a 120 Wp. Poziom prądu na wyjściu panelu zależy ściśle od nasłonecznienia, ale może być zwiększony poprzez równoległe łączenie modułów.

Napięcie otrzymywane z modułu zależy w niewielkim stopniu od poziomu nasłonecznienia. Moduły są hermetyzowane, aby uchronić je przed korozją, wilgocią, zanieczyszczeniami i wpływami atmosfery. Moduły łączone są w większe zespoły zwane panelami. Panele zamontowane na konstrukcjach mocujących z dołączonym okablowaniem tworzą kolektor fotowoltaiczny (PV array). Wytwarza się specjalne moduły, które są zintegrowane z dachami lub fasadami budynków. Ostatnim osiągnięciem jest wytworzenie półprzezroczystego modułu, który może być zastosowany jako okno w budynku. Stosowane są trzy rodzaje paneli. Pierwszą grupę tworzą panele monokrystaliczne o najwyższej sprawności oraz żywotności. Do drugiej zalicza się panele polikrystaliczne zbudowane z ogniw składających się z wielu małych kryształów krzemu. W efekcie powstaje niejednolita powierzchnia, która wzorem przypomina szron na szybie.

(...)
mgr inż. Janusz Strzyżewski
Pełna wersja artykułu w EI 4/2017 do zakupu na portalu www.e-czasopismo.pl oraz www.magazyn-online.com