1.

Wstęp teoretyczny

Ogniwo fotowoltaiczne, które również jest nazywane baterią słoneczną,

jest urządzeniem, które służy do zmiany energii promieniowania słonecznego
na prąd elektryczny. Ogniwo ma kształt prostokątny o niewielkich wymiarach.
Jest to spowodowane tym, że krzem, z którego jest zbudowane ogniwo, jest
kruchy i łatwo pęka. Z tego powodu są tworzone baterie ogniw
fotowoltaicznych, które są łączone szeregowo i równolegle tak, aby uzyskać
odpowiednie parametry prądowo-napięciowe. Ogniwo fotowoltaiczne składa

się z:
-osłony, zbudowanej ze szkła lub tworzywa sztucznego, które ma za zadanie
chronić ogniwo przed uszkodzeniami,
-powierzchni krzemu typu n, oprawionej w metalową ramkę będącą elektrodą
ujemną,
-powierzchni krzemu typu p,
-metalowego styku, będącego elektroda dodatnią.
Górna warstwa krzemu typu n powinna być pozbawiona mikroskopijnych
nierówności, które mogłyby powodować odbicie światła, przez co może spadać
sprawność tego ogniwa. Czynnikiem, który także obniża sprawność ogniwa
fotowoltaicznego jest jego nagrzewanie się, które powoduje osłabienie
wytwarzania ładunków elektrycznych. Także osłona chroniąca przed
uszkodzeniami zmniejsza sprawność, ponieważ nie przepuszcza 100%
promieniowania słonecznego.

2.

Cel ćwiczenia

Celem tego ćwiczenia jest zapoznanie się z ogniwem fotowoltaicznym,

zasadą działania tego ogniwa oraz to jaki wpływ na działanie ogniwa ma zmianę
odległości oświetlenia.

3.

Schemat stanowiska

Rys. 1. Schemat stanowiska pomiarowego do badania ogniwa fotowoltaicznego

4.

Tabela pomiarowa

Lp

R

L

1

U

1

L

2

U

2

L

3

U

3

-

Ω

m

V

m

V

m

V

1

1

0,9

0,43

0,75

0,53

0,6

0,75

2

2

0,85

1,1

1,5

3

3

1,3

1,6

2,2

4

4

1,7

2,1

2,9

5

5

2,1

2,6

3,6

6

6

2,5

3,1

4,3

7

7

2,9

3,6

5,0

8

8

3,3

4,1

5,7

9

9

3,7

4,6

6,3

10

10

4,2

5,1

7,0

11

12

5,0

6,0

8,2

12

14

5,7

7,0

9,4

13

16

6,5

7,9

10,4

14

18

7,3

8,8

11,4

15

20

8,0

9,6

12,4

16

30

11,4

13,3

16,0

17

50

15,9

16,4

17,4

18

100

17,6

17,6

18,0

19

200

18,1

18,0

18,3

20

300

18,3

18,0

18,4

21

500

18,3

18,1

18,4

22

1000

18,4

18,2

18,5

23

2000

18,4

18,2

18,5

24

3000

18,4

18,2

18,5

25

5000

18,4

18,2

18,5

26

10000

18,4

18,2

18,5

5.

Tabela wynikowa

Lp

I

1

P

1

I

2

P

2

I

3

P

3

-

A

W

A

W

A

W

1

0,43

0,18

0,53

0,28

0,75

0,56

2

0,43

0,36

0,53

0,56

0,75

1,13

3

0,43

0,56

0,53

0,85

0,73

1,61

4

0,43

0,72

0,53

1,11

0,73

2,10

5

0,42

0,88

0,52

1,35

0,72

2,59

6

0,42

1,04

0,52

1,61

0,72

3,08

7

0,41

1,20

0,51

1,84

0,71

3,57

8

0,41

1,36

0,51

2,09

0,71

4,06

9

0,41

1,52

0,51

2,35

0,70

4,41

10

0,42

1,76

0,51

2,60

0,70

4,90

11

0,42

2,08

0,50

3,00

0,68

5,60

12

0,41

2,32

0,50

3,50

0,67

6,31

13

0,41

2,64

0,49

3,87

0,65

6,76

14

0,41

2,96

0,49

4,31

0,63

7,22

15

0,40

3,20

0,48

4,61

0,62

7,69

16

0,38

4,33

0,44

5,85

0,53

8,53

17

0,32

5,06

0,33

5,41

0,35

6,06

18

0,18

3,10

0,18

3,17

0,18

3,24

19

0,091

1,64

0,090

1,62

0,092

1,67

20

0,061

1,12

0,060

1,08

0,061

1,13

21

0,037

0,67

0,036

0,65

0,037

0,68

22

0,018

0,33

0,018

0,33

0,019

0,34

23

0,0092

0,17

0,009

0,16

0,0092

0,17

24

0,0061

0,11

0,006

0,11

0,0062

0,11

25

0,0037

0,07

0,0036

0,07

0,0037

0,07

26

0,0018

0,03

0,0018

0,03

0,0019

0,03

6.

Przykładowe obliczenia

Natężenie prądu elektrycznego

ܫ

=

ܷ

ܴ

=

5

12

= 0,42 ܣ

Moc prądu elektrycznego

ܲ

= ܷ ∙ ܫ = 5 ∙ 0,42 = 2,08 ܹ

7.

Wykresy

Rys. 2. Wykres prądowo-napięciowy dla ogniwa, od którego źródło światła jest oddalone o
90 cm

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

0,5

0,43

1,7

2,9

4,2

6,5

11,4

18,1

I,

A

U, V

Rys. 3. Wykres przedstawiający zależność mocy od oporu dla ogniwa, od którego źródło
światła jest oddalone o 90 cm

Rys. 4. Wykres prądowo-napięciowy dla ogniwa, od którego źródło światła jest oddalone o
75 cm

0

1

2

3

4

5

6

1

4

7

10

16

30

200

1000

5000

P

,

W

R,

Ω

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,53

2,1

3,6

5,1

7,9

13,3

18

I,

A

U, V

Rys. 5. Wykres przedstawiający zależność mocy od oporu dla ogniwa, od którego źródło
światła jest oddalone o 75 cm

Rys. 6. Wykres prądowo-napięciowy dla ogniwa, od którego źródło światła jest oddalone o
60 cm

0

1

2

3

4

5

6

7

1

4

7

10

16

30

200

1000

5000

P

,

W

R, Ω

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,75

2,9

5

7

10,4

16

18,3

I,

A

U, V

Rys. 7. Wykres przedstawiający zależność mocy od oporu dla ogniwa, od którego źródło
światła jest oddalone o 60 cm

8.

Wnioski

Jak można zauważyć w tym ćwiczeniu wykresy prądowo-napięciowe dla

ogniwa fotowoltaicznego, w zależności w jakiej odległości od tego ogniwa

znajduje się źródło światła, różnią się przyjmowanymi wartościami natężenia

prądu elektrycznego. Podobnie jest z wykresami przedstawiającymi zależność

mocy od oporu. Widać na nich, że im bliżej ogniwa fotowoltaicznego znajduje

się źródło światła, tym większą moc osiąga to ogniwo. Jednak niezależnie od

odległości źródła światła od ogniwa, wartości maksymalne mocy ogniwo osiąga

przy podobnym obciążeniu. Ogniwa fotowoltaiczne znalazły zastosowanie w

produkcji prądu elektrycznego bezpośrednio z energii promieniowania

słonecznego, dlatego są instalowane w dobrze nasłonecznionych, otwartych

miejscach. Jednak ze względu na niską sprawność, w stosunku do innych

urządzeń przeznaczonych do produkcji prądu elektrycznego, ogniwa

fotowoltaiczne nie są szeroko rozpowszechnione.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

4

7

10

16

30

200

1000

5000

P

,

W

R, Ω