FOTOWOLTAIKA, CZYLI JAK FIZYK KORZYSTA ZE SŁOŃCA

dr inż. Paweł Zabierowski

1. Ogniwo słoneczne zasilające kalkulator kieszonkowy ma wymiary 10 mm x 50 mm. Wydajność konwersji fotowoltaicznej wynosi 15 %. Jaka musi być moc i natężenie promieniowania padającego na ogniwo, aby można było uzyskać 5 miliwatów mocy elektrycznej?

Odpowiedź:

Wydajność η = P_el / P_sł • 100% → moc promieniowania P_sł= 100% / η • P_el ≈ 33 mW.

Natężenie promieniowania I = P_sł / S, S - powierzchnia, I ≈ 6 mW/cm²

2. Panel fotowoltaiczny o powierzchni 1 m² wykonany z materiału CdTe ma wydajność 10 %. Zapotrzebowanie na energię elektryczną domu jednorodzinnego wynosi na rok około 4000 kWh. Obliczyć, jaką powierzchnię dachu należy pokryć panelami fotowoltaicznymi, aby uzyskać 50% tej wartości. Przyjąć, że nasłonecznienie wynosi średnio 1000 kWh/m² na rok (dane dla Polski).

Odpowiedź:

Powierzchnia S = 0.5 • 4000 kWh / (0.1•1000kWh/m²) = 20 m²

3. O ile mniejsza mogłaby być ta powierzchnia, gdyby wykorzystać panele z krzemu krystalicznego o wydajności 18 %.

Odpowiedź.:

Prawie dwukrotnie mniejsza.

4. Narysować jasną charakterystykę prądowo-napięciową idealnego ogniwa słonecznego, zaznaczyć V_oc, I_sc, FF, punkt mocy maksymalnej. Jak zmieni się równanie i kształt charakterystyki, jeżeli w obwodzie uwzględnimy oporności szeregową (R_S)i równoległą (R_sh) występujące w ogniwie rzeczywistym?

Model zastępczy rzeczywistego ogniwa słonecznego.

5. Wyznaczyć eksperymentalnie parametry V_oc oraz I_sc dla ogniwa słonecznego zasilającego lampę ogrodową.

Zeszyt ćwiczeń

Projekt współfinansowany z Europejskiego Funduszu Społecznego w ramach Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki

2

Projekt współfinansowany z Europejskiego Funduszu Społecznego w ramach Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki

---