Moduły i panele fotowoltaiczne Ogniwo fotowoltaiczne służy do zamiany energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Działanie fotoelementu opiera się na przeniesieniu elektronów w materiałach półprzewodnikowych do pasm przewodzenia za pomocą energii uzyskiwanej z absorpcji światła słonecznego. zjawisko efektu fotoelektrycznego zostało już wyjaśnione w 1905 r. przez Einsteina.  Typowe ogniwo fotowoltaiczne jest to płytka półprzewodnikowa z krzemu krystalicznego lub polikrystalicznego, w której została uformowana bariera potencjału np. w postaci złącza p-n. Grubość płytek zawiera się w granicach 200-400 mikrometrów. Na przednią i tylną stronę płytki naniesione są metaliczne połączenia, będące kontaktami i pozwalające płytce działać jak ogniwo fotowoltaiczne.  Największe sprawności przetwarzania promieniowania słonecznego (do 30%) uzyskuje się z ogniw wytworzonych z arsenku galu (GaAs), ale ogniwa te są najdroższe i dlatego stosowane są przede wszystkim w zastosowaniach w kosmosie. Ogniwa z krzemu monokrystalicznego wykonywane są z płytek o kształcie okrągłym, a następnie przycinane na kwadraty dla zwiększenia upakowania na powierzchni modułu. Monokrystaliczne ogniwa fotowoltaiczne wykazują najwyższe sprawności konwersji ze wszystkich ogniw krzemowych, ale również są najdroższe w produkcji.  Ogniwo fotowoltaiczne jest podstawowym elementem systemu fotowoltaicznego. Pojedyncze ogniwo produkuje zazwyczaj pomiędzy 1 a 2 W, co jest niewystarczające dla większości zastosowań. Dla uzyskania większych napięć lub prądów ogniwa łączone są szeregowo lub równolegle tworząc moduł fotowoltaiczny. Moduły są hermetyzowane, aby uchronić je przed korozja, wilgocią, zanieczyszczeniami i wpływami atmosfery. Obudowy są twarde, ponieważ dla modułów fotowoltaicznych oczekuje się żywotności przynajmniej 20-30 lat. Napięcie otrzymywane z modułu zależy w niewielkim stopniu od poziomu nasłonecznienia. Panel fotowoltaiczny może być zaprojektowany do pracy przy praktycznie dowolnym napięciu, aż do kilkuset woltów, dzięki szeregowemu łączeniu modułów. Dla małych zastosowań panele fotowoltaiczne mogą pracować tylko przy napięciu 12 lub 14 woltów, podczas gdy dla zastosowań dołączonych do sieci, duże panele mogą pracować przy napięciu 240 woltów lub więcej. Akumulatory Energię wytworzoną przez ogniwa należy magazynować. Najprostszym sposobem magazynowania energii produkowanej w małych systemach PV jest wykorzystanie elektrycznych akumulatorów, zwłaszcza że ogniwa fotowoltaiczne wytwarzają prąd stały konieczny do ładowania akumulatora. Naładowany akumulator dostarcz energię elektryczną do obciążenia gdy nie ma promieniowania słonecznego lub jest ono niewystarczające. Większość akumulatorów używanych w systemach fotowoltaicznych jest ołowiowo-kwasowa. W regionach o ostrym klimacie, tam gdzie konieczna jest duża niezawodność, stosuje się (szczególnie dla małych zastosowań) akumulatory niklowo-kadmowe.  Kontrolery napięcia Użyteczny czas życia akumulatora silnie zależy od sposobu kontroli jego ładowania i rozładowania, szczególnie w przypadku akumulatorów ołowiowo-kwasowych. Dobry kontroler ładowania akumulatora ograniczy głębokość i szybkość ładowania, odpowiednio do temperatury akumulatora. Celem zminimalizowania parowania elektrolitu, ograniczy on również szybkość ładowania i poziom maksymalnego naładowania akumulatora. Granice napięcia ładowania i rozładowania powinny być tak ustalone, aby odpowiadały typowi akumulatora i jego temperaturze pracy. Te ustawienia mogą znacznie wpływać na maksymalny czas życia akumulatora. Wysoka temperatura akumulatora może znacznie skrócić czas życia, ponieważ przyśpiesza korozję i samorozładowanie. Wysokie temperatury mogą również zwiększyć emisję gazów podczas ładowania, czego powinno się unikać poprzez wymuszenie wentylacji obudowy akumulatora. Przy mrozie, odporność rozładowanych akumulatorów ołowiowo-kwasowych jest obniżona.  Falowniki Głównymi funkcjami falownika są: zamiana napięcia stałego na zmienne, nadanie kształtu wyjściowej fali zmienno napięciowej. Sprawność falownika jest zazwyczaj podawana dla jego zaprojektowanej mocy pracy, ale zwykle, przez większość czasu, falowniki w systemach fotowoltaicznych pracują przy niepełnym obciążeniu. falowniki mają w ogólności sprawności przy pełnym obciążeniu od 90 % do 96 %, a dla 10% obciążenia od 85 % do 95%. ponieważ straty na dopasowanie są tutaj zazwyczaj większe niż straty rezystancyjne, falowniki wykazują ciągły spadek sprawności wraz ze zmniejszaniem mocy wyjściowej i wejściowej.  Rodzaje systemów fotowoltaicznych. Systemy wolnostojące Systemy wolnostojące korzystają jedynie z energii produkowanej w ogniwach fotowoltaicznych. System taki składa się z panelu fotowoltaicznego, akumulatora oraz urządzenia kontrolującego stopień naładowania akumulatora i odłączającego panel, gdy akumulator jest w pełni naładowany lub odłączającego urządzenie zasilane chroniąc akumulator przed jego zbytnim rozładowaniem.  Systemy hybrydowe Systemy hybrydowe są kombinacją panelu fotowoltaicznego i innego systemu wytwarzania energii takiego, jak np. generator spalinowy, gazowy lub wiatrowy. Dla efektywnego wykorzystania różnych sposobów wytwarzania energii systemy hybrydowe mają zazwyczaj bardziej skomplikowane układy kontrolne niż systemy wolnostojące. Dzięki wykorzystaniu dodatkowego źródła energii panel fotowoltaiczny w systemie hybrydowym może być mniejszy niż w analogicznych systemach wolnostojących. Dlatego w niektórych przypadkach system hybrydowy może być tańszy. Systemy dołączone do sieci. Systemy dołączone do sieci mogą mieć postać elektrowni z dużą ilością paneli fotowoltaicznych oddających energię do sieci elektroenergetycznej. Innym wykorzystaniem takich systemów może być zasilanie budynków dołączonych do sieci, gdzie energię z sieci pobiera się tylko wtedy, gdy zapotrzebowanie na nią przewyższa jej produkcję w ogniwach fotowoltaiczych. Systemy te dołączone są sieci poprzez falownik. Akumulatory w tym rozwiązaniu nie są potrzebne, ponieważ sieć jest wstanie przyjąć całą energię wyprodukowaną przez system fotowoltaiczny.  Obsługa systemów fotowoltaicznych. Moduły fotowoltaiczne wymagają delikatnego obchodzenia się z nimi. Ogniwa są cienkimi i kruchymi płytkami połączonymi delikatnymi paskami metalu. Po połączeniu w moduł ogniwa zabezpieczone są twardą płytką szklaną, ale od spodu już tylko cienką warstwą plastiku. Oto kilka najważniejszych zabiegów konserwacyjnych: -czyszczenie płyty czołowej modułów, -usuwanie przeszkód, gałęzi drzew itp., które mogą zasłaniać moduł przed słońcem, -sprawdzanie stanu naładowania akumulatora Ogniwa fotowoltaiczne monokrystaliczne.  Ogniwa AIR THERM Solartechnik. - 50 W, wymiary 440 mm * 1030 mm, masa 5.8 kg Parametry przy max. natężeniu słońca - 16,9 V ; 3,0 A - 55 W, wymiary 440 mm * 1030 mm , masa 5.8 kg Parametry przy max. natężeniu słońca - 16,9 V ; 3,25 A - 75 W, wymiary 565 mm * 1250 mm, masa 8.5 kg Parametry przy max. natężeniu słońca - 16,85 V ; 4,45 A - 80 W , wymiary 565 mm * 1250 mm, masa 8.5 kg Parametry przy max. natężeniu słońca - 17,0 V ; 4,70 A - 90 W , wymiary 565 mm * 1250 mm, masa 8.5 kg Parametry przy max. natężeniu słońca - 16,7 V ; 5,4 A - 100 W , wymiary 565 mm * 1250 mm, masa 9,44 kg Parametry przy max. natężeniu słońca - 16,7 V ; 6 A

[Spis treści]

Następna

. Granice napięcia ładowania i rozładowania powinny być tak ustalone, aby odpowiadały typowi akumulatora i jego temperaturze pracy.
Te ustawienia mogą znacznie wpływać na maksymalny czas życia akumulatora.
Wysoka temperatura akumulatora może znacznie skrócić czas życia, ponieważ przyśpiesza korozję i samorozładowanie. Wysokie temperatury mogą również zwiększyć emisję gazów podczas ładowania, czego powinno się unikać poprzez wymuszenie wentylacji obudowy akumulatora.
Przy mrozie, odporność rozładowanych akumulatorów ołowiowo-kwasowych jest obniżona. 

Falowniki

Głównymi funkcjami falownika są: zamiana napięcia stałego na zmienne, nadanie kształtu wyjściowej fali zmienno napięciowej. Sprawność falownika jest zazwyczaj podawana dla jego zaprojektowanej mocy pracy, ale zwykle, przez większość czasu, falowniki w systemach fotowoltaicznych pracują przy niepełnym obciążeniu. falowniki mają w ogólności sprawności przy pełnym obciążeniu od 90 % do 96 %, a dla 10% obciążenia od 85 % do 95%. ponieważ straty na dopasowanie są tutaj zazwyczaj większe niż straty rezystancyjne, falowniki wykazują ciągły spadek sprawności wraz ze zmniejszaniem mocy wyjściowej i wejściowej. 

Rodzaje systemów fotowoltaicznych.

Systemy wolnostojące

Systemy wolnostojące korzystają jedynie z energii produkowanej w ogniwach fotowoltaicznych. System taki składa się z panelu fotowoltaicznego, akumulatora oraz urządzenia kontrolującego stopień naładowania akumulatora i odłączającego panel, gdy akumulator jest w pełni naładowany lub odłączającego urządzenie zasilane chroniąc akumulator przed jego zbytnim rozładowaniem. 


Systemy hybrydowe

Systemy hybrydowe są kombinacją panelu fotowoltaicznego i innego systemu wytwarzania energii takiego, jak np. generator spalinowy, gazowy lub wiatrowy.
Dla efektywnego wykorzystania różnych sposobów wytwarzania energii systemy hybrydowe mają zazwyczaj bardziej skomplikowane układy kontrolne niż systemy wolnostojące. Dzięki wykorzystaniu dodatkowego źródła energii panel fotowoltaiczny w systemie hybrydowym może być mniejszy niż w analogicznych systemach wolnostojących. Dlatego w niektórych przypadkach system hybrydowy może być tańszy.


Systemy dołączone do sieci.

Systemy dołączone do sieci mogą mieć postać elektrowni z dużą ilością paneli fotowoltaicznych oddających energię do sieci elektroenergetycznej. Innym wykorzystaniem takich systemów może być zasilanie budynków dołączonych do sieci, gdzie energię z sieci pobiera się tylko wtedy, gdy zapotrzebowanie na nią przewyższa jej produkcję w ogniwach fotowoltaiczych. Systemy te dołączone są sieci poprzez falownik. Akumulatory w tym rozwiązaniu nie są potrzebne, ponieważ sieć jest wstanie przyjąć całą energię wyprodukowaną przez system fotowoltaiczny. 


Obsługa systemów fotowoltaicznych.

Moduły fotowoltaiczne wymagają delikatnego obchodzenia się z nimi. Ogniwa są cienkimi i kruchymi płytkami połączonymi delikatnymi paskami metalu. Po połączeniu w moduł ogniwa zabezpieczone są twardą płytką szklaną, ale od spodu już tylko cienką warstwą plastiku.
Oto kilka najważniejszych zabiegów konserwacyjnych:
-czyszczenie płyty czołowej modułów,
-usuwanie przeszkód, gałęzi drzew itp., które mogą zasłaniać moduł przed słońcem,
-sprawdzanie stanu naładowania akumulatora


Ogniwa fotowoltaiczne monokrystaliczne. 

Ogniwa AIR THERM Solartechnik. - 50 W, wymiary 440 mm * 1030 mm, masa 5.8 kg Parametry przy max. natężeniu słońca - 16,9 V ; 3,0 A - 55 W, wymiary 440 mm * 1030 mm , masa 5.8 kg Parametry przy max. natężeniu słońca - 16,9 V ; 3,25 A - 75 W, wymiary 565 mm * 1250 mm, masa 8.5 kg Parametry przy max. natężeniu słońca - 16,85 V ; 4,45 A - 80 W , wymiary 565 mm * 1250 mm, masa 8.5 kg Parametry przy max. natężeniu słońca - 17,0 V ; 4,70 A - 90 W , wymiary 565 mm * 1250 mm, masa 8.5 kg Parametry przy max. natężeniu słońca - 16,7 V ; 5,4 A - 100 W , wymiary 565 mm * 1250 mm, masa 9,44 kg Parametry przy max. natężeniu słońca - 16,7 V ; 6 A

---