Ćwiczenie nr 6	Temat ćwiczenia: Ogniwo fotowoltaiczne	Sprawozdanie
Nr zespołu: 1	Wydział, rok, grupa: WEiP, III, 5	Data: 23.11.2009r.
Nazwisko i imię	Ocena
	Teoria	Wykonanie ćwiczenia
1. Borycki Mateusz
2. Kubecki Rafał
Elementy układu: 1. moduł fotowoltaiczny, 2. miernik (amperomierz, woltomierz), 3. komplet przewodów, 4. żarówka, 5. moduł obciążenia,	6. lampa, 7. kątomierz, 8. linijka.

I. Cel ćwiczenia.

Celem wykonania ćwiczenia było zapoznanie się z problematyką ogniw fotowoltaicznych – ich budową, charakterystykami oraz warunkami optymalnej pracy.
W pierwszej części ćwiczenia dla różnych kątów padania światła, mierzyliśmy wartość płynącego przez ogniwo prądu zwarciowego. Otrzymane wyniki posłużyły nam do wyznaczenia zależności I=f(90-α) (natężenia prądu od kąta padania światła na fotoogniwo).
W drugiej części mierzyliśmy wartość prądu zwarciowego, dla różnych odległości modułu fotowoltaicznego od źródła światła (żarówka). Na podstawie otrzymanych danych, wyznaczyliśmy zależności I=f(d) (natężenia prądu od odległości modułu od źródła światła) oraz I=f(1/d^2) (natężenia prądu od odwrotności kwadratu odległości modułu od źródła światła).
W części trzeciej dla różnych wartości oporu zewnętrznego, mierzyliśmy wartości prądu zwarcia oraz napięcia ogniwa. Dane uzyskane z ćwiczenia oraz wielkości obliczone, posłużyły nam do wyznaczenia zależności I=f(U) (prądu zwarcia od napięcia ogniwa) oraz N=f(U) (mocy fotoogniwa od jego napięcia). Na podstawie drugiej z ww. zależności, wyznaczyliśmy N_max – punkt mocy maksymalnej.
Wszystkie pomiary były wykonywane dla jednej żarówki typu: Osram , R95, 35⁰, T338 o mocy 100[W]

II. Stanowisko pomiarowe:

III. Opracowanie wyników:

1. Charakterystyka natężenia prądu w zależności od kąta padania światła I=f(90-α) oraz od cosinusa kąta padania I=f(cos(90-α)).

Ch-k natężenia prądu w zależności od kąta padania światła I=f(α) gdzie (90-α) - kąt padania światła
Żarówka żarowa Osram Concentra, R95, 350, T338
Kąt α
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

1. Wykres nr 1

2. Wykres nr 2

Z przedstawionych wykresów wynika, iż kąt padania promieniowania świetlnego ma bardzo duży wpływ na wartość natężenia prądu. Największe prądy zwarciowe fotoogniwo osiąga pod kątem 90° do padającego światła. Natomiast różnica natężenia pomiędzy ch-k zmiany kąta od lewej strony a od prawej wynika prawdopodobnie z złego wyosiowania lampy z żarówką na wysięgniku.

1. Charakterystyka natężenia prądu zwarciowego w zależności od odległości modułu od źródła światła I=f(d) oraz od odwrotności kwadratu odległości modułu od źródła I=f(1/d^2).

Charakterystyka zmian natężenia prądu w zależności od odległości modułu fotowoltaicznego, od źródła światła I=f(d) oraz I=f(1/d2)
Odległość d [cm]
30
35
40
45
50
55
60

1. Wykres nr 3

2. Wykres nr 4

Otrzymane krzywe są potwierdzeniem prawa odwrotności kwadratów, które charakteryzuje zależność natężenia światła w danym punkcie od kwadratu odległości od źródła (E ~ 1/d²) jako odwrotnie proporcjonalną.

Z poprzedniej części ćwiczenia wiemy, że zależność między natężeniem światła a prądem zwarciowym jest liniowa (I ~ E), w wyniku czego otrzymujemy zależność prądu zwarciowego od kwadratu odległości od źródła (I ~ 1/d²) – stąd kształt charakterystyki I=f(1/d) przypomina funkcję kwadratową, natomiast charakterystyka I=f(1/d²) – funkcję liniową.

1. Charakterystyka prądowo-napięciowa ogniwa fotowoltaicznego.

Pomiar mocy ogniwa fotowoltaicznego dla odległości d=30[cm]
Rodzaj żarówki: żarowa o mocy N=100 [W]
Opór R[Ω]
0,3
0,5
1
2
3
5
10
20
50
100
∞

1. Wykres nr 5

2. Wykres nr 6

Nie naświetlone ogniwo fotowoltaiczne jest z punktu widzenia elektroniki diodą o dużej powierzchni, stąd jego charakterystyka prądowo-napięciowa odpowiada charakterystyce diody. Jednak na skutek działania promieniowania świetlnego następuje zmiana przebiegu ww. charakterystyki (jest to związane z uwzględnieniem prądu fotoelektrycznego, który płynie przez zewnętrzny odbiornik) – co możemy zauważyć na wykresie zależności I=f(U).
Z otrzymanych charakterystyk N=f(U) widać wyraźnie, że dla każdej z żarówek ogniwo posiada swój N_max (punkt maksymalnej mocy), w którym ogniwo oddaje maksymalną moc. Dla żarówki żarowej parametry punktu wynoszą: U_(ż)=1,8 [V], I_(ż)=0,3 [A], N_(ż)=0,555[W ]

Z kształtu charakterystyk N=f(U) wynika również, że gdy rezystancja zewnętrznego odbiornika jest niższa od wartości optymalnej (R=5 [Ω]), ogniwo pracuje jak źródło prądu (I=idem.), a wraz ze zmianą oporu zmienia się wartość napięcia ogniwa. Natomiast, gdy rezystancja odbiornika jest większa, niż 5 [Ω], to ogniwo pracuje jak źródło napięcia (U=idem.), a każda zmiana oporu powoduje zmianę wartości natężenia prądu zwarcia.

1. WNIOSKI:

Na podstawie wyników ćwiczenia i otrzymanych charakterystyk oraz porównaniu ich z zależnościami teoretycznymi możemy stwierdzić, że ćwiczenie zostało wykonane poprawnie. Dzięki przeprowadzonym pomiarom, zaznajomiliśmy się z zagadnieniem ogniw fotowoltaicznych oraz ich parametrami pracy i funkcjonowaniem.