BUDOW

A I ZA

SADA

DZIAŁ

ANIA

FOTOO

GNIWA

Ewelina Czudowska
Artur Bejda

Alternatywne Źródła Energii

Państwowa Szkoła Wyższa im. Papieża Jana Pawła II

w Białej Podlaskiej

CO TO SĄ FOTOOGNIWA?

Urządzenia przetwarzające energię
słoneczną w energię elektryczną.
Urządzenia te nazywamy fotoogniwami
bądź modułami fotowoltaicznymi.

Alternatywne Źródła Energii - "Budowa i zasada działania fotoogniwa" - E. Czudowska, A. Bejda

ZASTOSOWANIE OGNIW FOTOWOLTAICZNYCH

Alternatywne Źródła Energii - "Budowa i zasada działania fotoogniwa" - E. Czudowska, A. Bejda

ZASTOSOWANIE OGNIW FOTOWOLTAICZNYCH

Alternatywne Źródła Energii - "Budowa i zasada działania fotoogniwa" - E. Czudowska, A. Bejda

Alternatywne Źródła Energii - "Budowa i zasada działania fotoogniwa" - E. Czudowska, A. Bejda

JAK DZIAŁAJĄ FOTOOGNIWA?

Działanie i budowa jest bardzo prosta
gdyż opiera się bowiem na płytkach
zwanych ogniwami wytworzonych z
krzemu. Ogniwa o wymiarach ok.15x15
cm łączy się
ze sobą, a następnie
zamyka w aluminiowej
ramie pokrywając od
przodu hartowanym
szkłem.

Alternatywne Źródła Energii - "Budowa i zasada działania fotoogniwa" - E. Czudowska, A. Bejda

Ogniwo fotowoltaiczne składa się z płytki z
półprzewodnika posiadającej złącze P (positive)
- N (negative). W strukturze takiej występuje
pole elektryczne (bariera potencjału). W chwili,
gdy na ogniwo pada światło słoneczne,
powstaje

para

nośników

o

przeciwnych

ładunkach elektrycznych, elektron - dziura,
które zostają następnie rozdzielone przez pole
elektryczne. Rozdzielone ładunki powodują, iż w
ogniwie powstaje napięcie. Po dołączeniu
obciążenia (urządzenia pobierającego energię)
następuje przepływ prądu elektrycznego.

BUDOWA I DZIAŁANIE FOTOOGNIW

Alternatywne Źródła Energii - "Budowa i zasada działania fotoogniwa" - E. Czudowska, A. Bejda

BUDOWA I DZIAŁANIE FOTOOGNIW

elektroda dodatnia

elektroda ujemna

półprzewodn

ik

typu p

półprzewodnik

typu n

bateria

potencjału

-

-

+

+

Alternatywne Źródła Energii - "Budowa i zasada działania fotoogniwa" - E. Czudowska, A. Bejda

Podstawowym parametrem fizycznym
cechującym ogniwo słoneczne jest jego
sprawność.



Około1960 roku ogniwa miały 19 mm średnicy, a ich
sprawność wynosiła 6 do 7%.



W pięć lat później sprawność wzrosła do 9%, średnica do
30 mm, średnia moc do 2,5W.



Trzecia generacja ogniw pojawiła się w latach 70-tych.
Średnica wynosiła 57 mm, sprawność zaś 12,5%.



Dziś sprawność ogniw słonecznych osiąga ponad 25%. 

SPRAWNOŚĆ FOTOOGNIW

FOTOOGNIWA - PRODUKCJA



monokrystaliczne,



polikrystaliczne,



amorficzne (a-Si),

Istnieje kilka typów fotoogniw produkowanych z
krzemu:

FOTOOGNIWA - PRODUKCJA



ARSENEK GALU GaAs– najkorzystniejszy ze względu na
dopasowanie czułości do widma promieniowania
słonecznego. Mają zatem największe sprawności ale też
najwyższy koszt. Stosowane są w przemyśle kosmicznym.



TELLUREK KADMU CdTe – technologia bardzo prosta. Pracuje
w złączu z siarczkiem kadmu CdS, jednak z racji znacznej
szkodliwości (trujący) nie jest akceptowalny społecznie.



POLIMERY – z naprzemiennymi wiązaniami chemicznymi
pojedynczymi i podwójnymi mają strukturę podobną do
półprzewodnika (polimery przewodzące). Są bardzo tanie w
produkcji, elastyczne. Sprawności rzędu 3 – 5 %.

POWER PLASTIC

Power Plastic to cienka
taśma składająca się z
wielu warstw:
fotoaktywny
nadrukowany materiał,
przeźroczysta warstwa
elektrodowa, plastikowa
podstawa z elektrodami
oraz warstwa ochronna.
Całość ma grubość 0.5
mm.

ZALETY INSTALACJI FOTOWOLTAICZNYCH



żadne paliwo nie jest potrzebne,



żywotność 20 – 30 lat,



ich sprawność nie zmniejsza się wraz z
upływem czasu,



brak kosztów eksploatacji,



w czasie produkcji energii nie powstają
żadne szkodliwe odpady
zanieczyszczające środowisko

PRZYKŁADOWE RODZAJE SYSTEMÓW
FOTOWOLTAICZNYCH

a)Systemy podłączone do
sieci energetycznej;

b)Systemy autonomiczne
(wyspowe) bez
podłączenia z siecią
energetyczną;

Systemy fotowoltaiczne można podzielić na dwie główne grupy:

Alternatywne Źródła Energii - "Budowa i zasada działania fotoogniwa" - E. Czudowska, A. Bejda

SYSTEM PODŁĄCZONY DO SIECI
ENERGETYCZNEJ

MODUŁ FOTOWOLTAICZNY

Produkuje prąd
stały o niskim
napięciu.

~

AC

=

DC

PRZETWORNICA

Zmienia prąd
stały o niskim
napięciu w prąd
zmienny o
napięciu ~230V.

CTR CTR

2 LICZNIKI PRĄDU

Jeden wskazuje
ilość energii
wyprodukowanej
z systemu
fotowoltaicznego
drugi określa
całkowitą
ilość zużytej
energii.

Alternatywne Źródła Energii - "Budowa i zasada działania fotoogniwa" - E. Czudowska, A. Bejda

Alternatywne Źródła Energii - "Budowa i zasada działania fotoogniwa" - E. Czudowska, A. Bejda

T

V

SYSTEM AUTONOMICZNY (WYSPOWY) BEZ
PODŁĄCZENIA Z SIECIĄ ENERGETYCZNĄ

MODUŁ FOTOWOLTAICZNY

Produkuje prąd
stały o niskim
napięciu.

~

AC

=

DC

PRZETWORNICA

Zmienia prąd
stały o niskim
napięciu w prąd
zmienny o
napięciu ~230V.

TV

REGULATOR
ŁADOWANIA

Zabezpiecza
akumulator
przed
Przeładowaniem.

AKUMULATOR

Gromadzi prąd
stały
wyprodukowany
z modułów do
późniejszego
użycia.

RŁ

AKU

TV

Alternatywne Źródła Energii - "Budowa i zasada działania fotoogniwa" - E. Czudowska, A. Bejda

T

V

SYSTEM AUTONOMICZNY (WYSPOWY) Z DOŁĄCZONĄ
TURBINĄ WIATROWĄ BEZ PODŁĄCZENIA Z SIECIĄ
ENERGETYCZNĄ-SYSTEM HYBRYDOWY

MODUŁ FOTOWOLTAICZNY

Produkuje prąd
stały o niskim
napięciu.

~

AC

=

DC

PRZETWORNICA

Zmienia prąd
stały o niskim
napięciu w prąd
zmienny o
napięciu ~230V.

TV

REGULATOR
ŁADOWANIA

Zabezpiecza
akumulator
przed
przeładowaniem.

AKUMULATOR

Gromadzi prąd
stały
wyprodukowany
z modułów do
późniejszego
użycia.

RŁ

AKU

TURBINA WIATROWA

Wytwarza prąd
stały o niskim
napięciu.

TV

Alternatywne Źródła Energii - "Budowa i zasada działania fotoogniwa" - E. Czudowska, A. Bejda

T

V

SYSTEM WYSPOWY Z PODŁĄCZENIEM
DO PUBLICZNEJ SIECI ENERGETYCZNEJ

MODUŁ FOTOWOLTAICZNY

Produkuje prąd
stały o niskim
napięciu.

~

AC

=

DC

PRZETWORNICA

Zmienia prąd
stały o niskim
napięciu w prąd
zmienny o
napięciu ~230V.

TV

PRZETWORNICA DWUKIERUNKOWA

Służy do
ładownia
akumulatorów
i synchronizacji
ich pracy z siecią
wewnętrzną
budynku.

AKUMULATOR

Gromadzi prąd
stały
wyprodukowany
z modułów do
późniejszego
użycia.

PD

AKU

TV

MOŻLIWOŚCI INSTALACJI FOTOOGNIW

Alternatywne Źródła Energii - "Budowa i zasada działania fotoogniwa" - E. Czudowska, A. Bejda

DZIĘKUJEMY

ZA UWAGĘ