W książce omówiono praktyczne zagadnienia związane z wykorzystaniem ogniw i modułów fotowoltaicznych jako proekologicznego, odnawialnego źródła energii elektrycznej, zarys technologii wytwarzania ogniw fotowoltaicznych, ich parametry eksploatacyjne, sprawność konwersji i koszt uzyskania jednostki energii w systemie fotowoltaicznym. Przedstawiono również podstawowe wytyczne do projektowania instalacji fotowoltaicznych.
Książka może być przydatna dla studentów uczelni technicznych i uniwersytetów, pracownikom technicznym i ekonomistom oraz inwestorom, zainteresowanym prowadzeniem działalności gospodarczej w zakresie surowców energetycznych z wykorzystaniem nowych, niewyczerpalnych źródeł energii i wszystkim zainteresowanym praktycznymi możliwościami szerokiego stosowania systemów fotowoltaicznych w Polsce.
SPIS TREŚCI:
Wstęp 6
1. Pojęcia podstawowe 7
2. Promieniowanie słoneczne - charakterystyka energetyczna i spektralna 13
2.1. Słońce 14
2.2. Energia promieniowania słonecznego 15
2.3. Promieniowanie słoneczne docierające do powierzchni Ziemi 18
2.4. Warunki nasłonecznienia w Polsce 22
2.5. Trudności związane z wykorzystaniem energii Słońca 30
2.6. Możliwości generowania energii elektrycznej z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii 31
3. Ogniwa fotowoltaiczne 35
3.1. Rys historyczny 37
3.2. Typy półprzewodników 39
3.2.1. Półprzewodnik samoistny 39
3.2.2. Półprzewodnik domieszkowany 39
3.2.3. Krystaliczny krzem 39
3.2.4. Domieszki stosowane w technologii krzemu 40
3.3. Efekt fotowoltaiczny 42
3.3.1. Generacja fotoprądu 46
3.4. Budowa ogniwa fotowoltaicznego 49
3.4.1. Przygotowanie powierzchni 49
3.4.2. Dyfuzyjne tworzenie złącza p-n 50
3.4.3. Tworzenie złącza n-p metodą implantacji jonów 50
3.4.4. Pasywacja powierzchni krzemu 50
3.4.5. Metalizacja 50
3.4.6. Osadzanie warstwy przeciwodbiciowej 52
3.5. Charakterystyka prądowo-napięciowa 54
3.5.1. Czynniki wpływające na sprawność konwersji ogniw fotowoltaicznych 60
3.5.1.1. Straty energetyczne wpływające na moc wyjściową 61
3.5.1.2. Wpływ temperatury na pracę ogniwa 62
3.5.2. MPPT - Techniki wyszukiwania punktu maksymalnej mocy 65
3.6. Krzemowe ogniwa fotowoltaiczne 69
3.6.1. Ogniwa monokrystaliczne 72
3.6.2. Ogniwa polikrystaliczne (multikrystaliczne) 76
3.6.3. EFG (Edge-Defined Film-Fed Growth) 77
3.7. Technologie cienkowarstwowe 78
3.8. Organiczne ogniwa fotowoltaiczne 83
3.9. Ogniwa słoneczne Grätzela (DSSC - Dye-sensitized solar cells) 83
3.10. Ogniwa heterozłączowe 86
4. Moduły fotowoltaiczne 89
4.1. Konstrukcja modułów 91
4.2. Etapy produkcji modułów 92
4.2.1. Łączenie ogniw 94
4.2.2. Podłoże, hermetyzacja 95
4.2.3. Warstwa antyrefleksyjna 97
4.2.4. Zabezpieczenie przed skutkami zacienienia 97
5. Systemy fotowoltaiczne 99
5.1. Systemy samodzielne (off-grid) 103
5.2. Systemy zintegrowane z siecią (grid-connected) 105
5.3. Systemy zintegrowane z budynkami (BIPV) 111
5.3.1. Elementy systemu BIPV 112
5.4. Układy nadążające za Słońcem (Tracking systems) 123
6. Koncentratory promieniowania 125
7. Sposoby magazynowania energii dla systemów PV 129
7.1. Akumulatory ołowiowe 132
7.2. Akumulatory alkaliczne 134
7.3. Akumulatory proszkowe 134
7.4. Akumulatory ołowiano-kwasowe AGM i żelowe 135
8. Testowanie, kalibracja i normalizacja w fotowoltaice 137
9. Wskaźniki właściwego doboru elementów instalacji fotowoltaicznej 143
9.1. Instalacje samodzielne (off-grid) 144
9.1.1. Jakie moduły fotowoltaiczne wybrać? 145
9.1.2. Jak określić liczbę potrzebnych modułów? 147
9.1.3. Pozostałe elementy systemu 148
9.1.3.1. Bateria akumulatorów 148
9.1.3.2. Przewody elektryczne 151
9.1.3.3. Zabezpieczenie instalacji - bezpieczniki i diody bypass 152
9.1.4. Ilość produkowanej energii elektrycznej 154
9.2. Instalacje podłączone do sieci elektroenergetycznej (on-grid) 154
9.2.1. Określenie ilości energii oddawanej do sieci 154
9.2.2. Inwertery 157
9.2.3. Bezpieczniki i diody bypass 162
9.2.4. Dobór przewodów elektrycznych 163
9.2.5. System operacyjny PV w budynku 164
9.2.6. Pomiar energii elektrycznej 166
9.2.7. Zabezpieczanie instalacji PV przed wyładowaniami atmosferycznymi 169
9.2.8. Monitorowanie pracy systemu PV i jego konserwacja 170
9.3. Programy komputerowe i źródła danych do projektowania instalacji fotowoltaicznych 170
9.4. Jak oszacować koszt instalacji? 172
10. Strategia rozwoju technologii fotowoltaicznych na świecie 177
10.1. Regulacje prawne 184
10.2. Krajowe i regionalne programy wspierające w poszczególnych państwach 185
Bibliografia 191
