ŚWIĘTOKRZYSKI PORTAL EWE

REGIONALNA BAZA WIEDZY

Home » Energia Słońca » Moduł fotowoltaiczny

 

 

Fotowoltaika  

Jest to technologia, która pozwala na produkcję energii elektrycznej ze światła słonecznego. Proces ten następuje w ogniwach fotowoltaicznych.

Ogniwa fotowoltaiczne są podstawowymi elementami składowymi paneli fotowoltaicznych. Pojedyncze ogniwo jest to przeważnie krzemowy element półprzewodnikowy, w którym istnieje bariera potencjału w postaci złącza p-n (positive-negative). W wyniku promieniowania słonecznego padającego na fotoogniwo następuje wybicie elektronów z ich miejsc w strukturze półprzewodnika. Tworzą się pary nośników elektron – „dziura”, gdzie elektron posiada ładunek ujemny, a „dziura” po jego wybiciu dodatni. Ładunki te są następnie rozdzielone przez pole elektryczne istniejące na złączu p-n, efekcie czego w ogniwie powstaje napięcie elektryczne. Pojedyncze ogniwo krzemowe ma wymiary w granicach od 10x10 do 15x15 cm i osiąga moc max 6,97 W. Aby zwiększyć moc ogniw łączy się je szeregowo lub szeregowo-równolegle tworząc moduły (panele fotowoltaiczne).

 

 

Rys. 1 Pojedyncze ogniwo fotowoltaiczne z krzemu multikrystalicznego

źródło: https://www.flickr.com/photos/jonolave/

 

Moduły fotowoltaiczne ze względu na budowę i technologię wytwarzania dzielą się na moduły z krzemu krystalicznego i cienkowarstwowe.

  • Ogniwa krzemowe polikrystaliczne (POLY/MULTI c-Si) wykonane są z wielu małych kryształków krzemu. Panele zbudowane z ogniw polikrystalicznych są jednymi z najbardziej popularnych baterii słonecznych w zastosowaniach domowych jak i w dużych elektrowniach słonecznych. Charakteryzują się one charakterystyczną niejednolitą powierzchnią o niebieskim kolorze oraz sprawnością w przedziale 12-14 %.
  • Ogniwa krzemowe monokrystaliczne (MONO c-Si) tworzone są z jednorodnego kryształu krzemu o uporządkowanej budowie wewnętrznej. Ogniwa te mają postać płytki o grubości około 0,3 mm, wyciętej z wcześniej przygotowanych bloków monokrystalicznego krzemu. Panele monokrystaliczne są droższe i bardziej skomplikowane w produkcji, niż panele polikrystaliczne, lecz charakteryzują się wyższą sprawnością działania (14-16%).
  • Panele z krzemu amorficznego (A-Si) są wytwarzane w technologii cienkowarstwowej, tj. warstwa krzemu o grubości 2 µm (2·10-6m) zostaje naniesiona na powierzchnię innego materiału np. szkła. Sprawność takich baterii słonecznych wynosi 6-8%. Zaletą tego rodzaju modułów PV jest możliwość korzystania ze światła rozproszonego, co znacznie zwiększa ogólną wydajność modułu. Dzięki tej właściwości omawiane moduły PV są zdolne do generowania elektryczności nawet podczas dni pochmurnych i deszczowych. Moduły amorficzne można najczęściej spotkać w kalkulatorach, zegarkach oraz w systemach fotowoltaicznych zintegrowanych z budownictwem (BIPV).
  • Moduły CIGS/CIS wykonywane są w technologii cienkowarstwowej. Materiałem półprzewodnikowym jest mieszanina miedzi, indu, galu i selenu (CGIS) lub miedzi, indu i selenu (CIS). Sprawności paneli PV opartych o półprzewodniki CIGS/CIS wynosi około 10-15% i są one zależne od producenta i zastosowanej przy produkcji technologii.
  • Moduły z tellurku kadmu CdTe są to moduły fotowoltaiczne wykonywane w technologii cienkowarstwowej. Osiągają one sprawność ok. 11% i są stosunkowo tanie. Zaletą modułów opartych o CdTe jest niski wskaźnik spadku mocy wraz ze wzrostem temperatury.

 Głównym elementem każdego panelu fotowoltaicznego są płytki krzemowe. Aby zabezpieczyć je przed działaniem warunków atmosferycznych są one zalaminowane pomiędzy dwoma foliami EVA. Od strony zewnętrznej elementem ochronnym modułu jest szyba hartowana o grubości 3,2 lub 4 mm. Na swojej powierzchni szyba posiada warstwę skupiającą promienie słoneczne, przez co minimalizuje się odbicie promieni słonecznych, a tym samym straty energii. Całość zabudowana jest w ramie aluminiowej usztywniającej konstrukcję i umożliwiającej mocowanie modułu do dachów lub konstrukcji wsporczej.

W przypadku modułów wykonanych w technologii cienkowarstwowej nie stosuje się ramy. Materiał półprzewodnikowy jest ochraniany i usztywniany poprzez umieszczenie pomiędzy dwiema szybami. Od strony spodniej pomiędzy cienkowarstwowym półprzewodnikiem, a szybą stosuje się folię ochronną PVB. Z racji braku ramy tego typu panele montuje się za pomocą specjalnych uchwytów.

Niezależnie od konstrukcji panelu wyprowadzenie energii elektrycznej odbywa się przy pomocy puszki przyłączeniowej. Zazwyczaj umiejscowiona ona jest na tylnej ścianie modułu. Jednym z najważniejszych elementów elektronicznych znajdujących się w puszcze przyłączeniowej są diody bypasowe. Odpowiedzialne one są za wyłączenie części modułu w sytuacji kiedy jest on częściowo zacieniony.

 

1W tym serwisie wykorzystywane są pliki cookies. Stosujemy je w celach zapamiętywania ustawień i zbierania anonimowych danych dla celów statystycznych. Użytkownik ma możliwość samodzielnej zmiany ustawień dotyczących cookies w swojej przeglądarce internetowej.