123942

Wstęp

Słońce jest podstawowym źródłem energii dla naszej planety. Przed milionami lat energia słońca docierając do ziemi została uwięziona w węglu, ropie naftowej, gazie ziemnym itp. Dzisiaj te paliwa są określane jako konwencjonalne. Również słońcu zawdzięczamy energię jaką mesie ze sobą wiatr czy fale morskie. Rozkład promieniowania słonecznego, wykorzystywanego przez kolektory słoneczne jest zmienny dla różnych obszarów świata, ale w Europie wielkość promieniowania słonecznego dla Paryża. Berlina i Warszawy jest prawie taka sama. podobnie jak liczba godzin nasłonecznienia. Polska pod względem nasłonecznienia nie ustępuje takim krajom jak Niemcy czy Francja. Często wielkość napromieniowania słonecznego mylona jest z rozkładem temperatur. Dane statystyczne dla temperatury powietrza mogą nam dostarczyć jedynie informacji ogólnych wskazujących na dobór urządzeń grzewczych dla centralnego ogrzewania (pod tym względem najkorzystniejsza jest część Polski Północnej, najmniej korzystna natomiast jest część południowa). Nie można jednak mylić wielkości temperatury (nawet w zimie) z wielkością irradacji słonecznej. Moc energii emitowanej przez słońce szacowana jest na 10° kW. Do powierzchni naszej planety dociera z tego tylko znikoma część, która jest jednak wiele tysięcy razy większa od ogólnej ilość energii wytwarzanej na ziemi. Zainteresowaiue energią słoneczną ciągle rośnie, a specjaliści upatrują w niej ogromne energetyczne perspektywy. Istnieje wiele sposobów wykorzystania energii słonecznej docierającej do powierzchni ziemi. W praktyce stosuje się trzy podstawowe sposoby konwersji energii słonecznej:.

- Energia cieplna konwersja fototeriniczna Najbardziej wydajną i najbardziej dostępną jest konwersja fot oferm iczna, kiedy promieniowanie słoneczne przy użyciu kolektora słonecznego zamieniamy na ciepło. Sprawność zamiany energetycznej może sięgać do 90%.

-    Energia związana z procesami chemicznymi - konwersja fotochemiczna Konwersja fotochemiczna ma zastosowanie głównie w rolnictwie (fotosynteza). Jednak na złożony charakter tego procesu oraz stosunkowo wysokie koszty "produkcyjne".

-    Energia elektryczna - konwersja fotowoltaiczna Istnieją sposoby wykorzystania energii elektrycznej wytworzonej przy pomocy promieniowania słonecznego. Przy użyciu fotoogniw (ogniw fotowoltaicznych) -możemy bezpośrednio otrzymać prąd stały, który może być również zamieniany na zmienny.

Fotoogniwa

Fotoogniwo jest elementem półprzewodnikowym, którego działanie polega na wykorzystaniu efektu fotowoltaicznego. podczas którego zachodzi zamiana energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Zjawisko fotowoltaiczne występuje wówczas, gdy w wyniku tylko oświetlenia ( bez napięcia zewnętrznego ), pojawia się samoistnie napięcie w obwodzie. Zasadniczo do celów praktycznych wykorzystuje się zjawisko fotowoltaiczne zachodzące na złączach półprzewodnikowych.

Typowe fotoogniwo ma kształt prostokątny o wymiarach kilku centymetrów. Taki właśnie kształt pozwala na maksymalne wykorzystanie powierzcluii skierowanej ku Słońcu. Pojedyncze fotoogniwa nie mogą mieć dużych

rozmiarów ze względu na krzem, który jest kruchy i łatwo pęka. Naprężenia wewnętrzne uniemożliwiają produkcję jednego ogniwa słonecznego, które wytwarzałoby prąd o odpowiednim napięciu Z tego powodu tworzy się baterię fotoogniw, każde o małych wymiarach, łączonych równolegle i szeregowo - po to. by uzyskać wymagane parametry napięciowo-prądowe.Grubość fotoogniwa jest znikoma w porównaniu z jego długością i szerokością Proces wytwarzania prądu elektrycznego zależy przede wszystkim od powierzchni fotoogniwa, dlatego - gdy jest ono cieńsze, to mniej kosztuje. Oczywiście kompromis techniczno-technologiczny określa za każdym razem możliwość wykonania minimalnie cienkiego ogniwa. Fotoogniwo składa się z cienkiej powierzchni krzemu typu n. Powierzchnia ta ma zaledwie kilka mikrometrów grubości. Gnibsza jest powierzclmia krzemu typu p. Górna część fotoogniwa jest oprawiona w metalową ramkę, tworzącą styk elektryczny (ujemny), umożliwiający przepływ prądu. Wymagania stawiane tej ujemnej elektrodzie dotyczą przede wszystkim minimalizacji jej powierzcluii. aby nie przesłaniała zbytnio promieniowania świetlnego. Elektroda ta jest zwykle w postaci siatki o pokryciu powierzchni około 5,10%. Oprócz tego na górnej (oświetlonej) powierzcluii ogniwa zazwyczaj występuje