9 lipca 2020

Aktywne metody pozyskiwania energii słonecznej cz.II

Ogniwa fotowoltaiczne

Ogniwa fotowoltaiczne (ogniwa PV ) są to urządzenia, w których następuje bezpośrednia konwersja energii promieniowania słonecznego w energię elektryczną.

Efekt, w którym energia promieniowania elektromagnetycznego konwertowana jest bezpośrednio w energię elektryczną prądu stałego nazywa się efektem fotowoltaicznym. Konwersja odbywa się bezgłośnie, bez dodatkowych urządzeń mechanicznych oraz bez zanieczyszczenia atmosfery. Otrzymany w ten sposób prąd stały za pośrednictwem konwertorów może być przekształcony w prąd przemienny o żądanym napięciu i częstości. Ogniwa PV są idealnymi przetwornikami energii słonecznej, które w przyszłości mogą zdominować energetykę słoneczną.

Ogniwa fotowoltaiczne można podzieli na krzemowe oraz półprzewodnikowe. Najbardziej rozpowszechnione są ogniwa zbudowane z krzemu. Podstawowym parametrem charakteryzującym ogniwo jest jego sprawność czyli stosunek uzyskanej energii elektrycznej do energii promieniowania słonecznego padającego na ogniwo. Ogniwa z krzemu monokrystalicznego mają sprawność około 17%, a z krzemu polikrystalicznego około 14%. Największą sprawność, dochodzącą do 35%, osiągają ogniwa zbudowane z arsenku galu. Są jednak bardzo drogie i stosuje się je przede wszystkim w przemyśle kosmicznym.

Nominalna moc wyjściowa modułu ogniw – Wp (peak Watt), jest to moc uzyskana z danego modułu w warunkach standardowych (tempe. 25, natężenie promieniowania słonecznego 1000 W/). Zgodnie z teorią kwantową promieniowanie słoneczne niesie energię rozłożoną dyskretnie w postaci fotonów. Energia fotonu zależna jest od częstotliwości promieniowania. Największą energię niosą fotony o małej długości fali. Fotony docierające do struktury atomowej materii mogą wybić elektrony z orbit walencyjnych. W fotoogniwach wykorzystywany jest wewnętrzny efekt fotowoltaiczny. Polega on na wybiciu elektronów z orbit, dzięki czemu tworzą one nadmiarowy ładunek nośników prądu elektrycznego, wewnątrz ciała stałego o budowie krystalicznej.

Rozróżnia się trzy podstawowe systemy fotowoltaiczne:

Możliwości montażu systemów fotowoltaicznych

Przykłady zrealizowanych obiektów z instalacją fotowoltaiczną:

Budynek biurowy Doxford Solar Office

Budynek biurowy Doxfor Solar Office

Budynek laboratoryjny ECN 31

Literatura: