Panele fotowoltaiczne
Panele fotowoltaiczne

Ogniwa fotowoltaiczne to przyrządy półprzewodnikowe bezpośrednio przetwarzające energię promieniowania słonecznego w energię elektryczną z wykorzystaniem zjawiska fotowoltaicznego.
Zjawisko fotowoltaiczne polega na generowaniu nośników ładunku elektrycznego w wyniku absorbcji promieniowania słonecznego przez przewodnik. Absorbcja promieniowania słonecznego powoduje uwolnienie elektronów z wiązań międzyatomowych, skutkiem czego uwolniony elektron pozostawia, posiadającą ładunek dodatni, dziurę. Po oświetleniu złącza półprzewodnikowego, powstają pary elektron-dziura. Na styku półprzewodników znajduje się warstwa zaporowa dzięki, której następuje gromadzenie się elektronów w obszarze półprzewodnika typu n i dziur w obszarze półprzewodnika typu p, co powoduje powstanie napięcia elektrycznego. Połączenie obu tych półprzewodników w obwód, powoduje przepływ prądu stałego, proporcjonalnego do mocy promieniowania padającego na te ogniwo.
Budowa ogniwa krzemowego, została przedstawiona na poniższym rysunku. Typowe fotoogniwo składa się z wcześniej opisanych dwóch warstw półprzewodnika, pierwszej cienkiej i przeźroczystej górnej warstwy typu n oraz drugiej grubszej warstwy typu p umieszczonej na dole ogniwa, oddzielonych od siebie barierą potencjałów, czyli złączem p-n. Powyżej warstwy n przeważnie umieszczona jest elektroda ujemna oraz jeszcze warstwa antyrefleksyjna, a na spodzie elektroda dodatnia.

Schemat budowy krzemowego ogniwa fotowoltaicznego

Schemat budowy krzemowego  ogniwa fotowoltaicznego

Źródło: Solarpraxis AG, Berlin, Germany

Moduł fotowoltaiczny składa się z połączonych szeregowo i/lub równolegle większej ilości ogniw fotowoltaicznych. Pojedyncze ogniwo ma stosunkowo małą powierzchnie i co z tym związane, niewielką moc, dlatego w celu zwiększenia mocy wyjściowej łączy się je właśnie w moduły fotowoltaiczne.
Budowa typowego modułu fotowoltaicznego została zaprezentowana na poniższym rysunku, przeważnie jest on umieszczany w stalowej lub aluminiowej ochronnej ramie, gdzie uszczelnione hermetycznie szyby ochronne chronią kruche ogniwa przed wpływem środowiska i uszkodzeniami mechanicznymi. Zestaw ogniw jest dodatkowo umieszczany pomiędzy warstwami folii PET i EVA w celu zapewnienia hermetycznej ochrony. Ogniwa wewnątrz modułu są układane równolegle lub heksagonalnie, a przewody przyłączeniowe są wyprowadzane na zewnątrz .

Budowa modułu fotowoltaicznego wykonanego z ogniw krzemowych

budowa modułu fotowoltaicznego

Źródło: www.caldoris.pl oraz Szymański B. Instalacje fotowoltaiczne, Geosystem, Kraków 2014
Najważniejszymi parametrami opisującymi moduły fotowoltaiczne jest ich sprawność konwersji promieniowania, wyrażana w procentach oraz nominalna moc wyjściowa wyrażana w Wp (Watt peak). Jest to moc wyjściowa uzyskana z danego moduły przy określonych stałych warunkach testowania, nazywanych STC (z ang. Standard Test Conditions), czyli natężeniu promieniowania 1000 W/m2 i temperaturze otoczenia 25ºC [1].
Panel fotowoltaiczny natomiast składa się z wielu modułów połączonych ze sobą szeregowo, aby zwiększyć uzyskiwane napięcie lub równolegle-w celu zwiększenia prądu wyjściowego.

Bibliografia

Oszczak W., Kolektory słoneczne i fotoogniwa w Twoim domu, WKŁ, Warszawa 2012.
Nowak W., Stachel A., Borsukiewicz-Gozdur A., Zastosowania odnawialnych źródeł energii, Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej, Szczecin 2008
Jastrzębska G., Odnawialne źródła energii i pojazdy proekologiczne, Wydawnictwo naukowo-Techniczne, Warszawa 2007.
Szymański B. Instalacje fotowoltaiczne,, Geosystem, Kraków 2014.

Opracował

mgr inż. Maciej Stronka

Akademia Projektanta Instalacji Sanitarnych
Kurs dla inżynierów projektowania sieci przeciwpożarowych
Kurs dla inżynierów projektowania sieci przeciwpożarowych
Kurs dla inżynierów projektowania sieci przeciwpożarowych
Kurs dla inżynierów projektowania sieci przeciwpożarowych

2 KOMENTARZE

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Please enter your comment!
Please enter your name here