"Postępy w fotowoltaice"

Spis treści

Wstęp 10

1. Struktura i zasada działania ogniwa słonecznego 12

1.1. Energia słoneczna jako źródło odnawialne 12

1.2. Efekt fotowoltaiczny w złączu półprzewodnikowym 19

1.3. Konstrukcja bazowa i podstawowe parametry elektryczne modelowego jednozłączowego ogniwa PV na bazie homozłącza p-n 25

1.3.1. Budowa modelowego ogniwa słonecznego 25

1.3.2. Charakterystyka prądowo-napięciowa 29

1.3.3. Rezystancja szeregowa i rezystancja równoległa 39

1.3.4. Charakterystyka pojemnościowa 41

1.3.5. Charakterystyka wydajności kwantowej 44

1.3.6. Modele elektryczne rzeczywistych ogniw słonecznych 47

1.4. Limity teoretyczne i metody poprawy sprawności fotokonwersji w ogniwach słonecznych 51

1.5. Literatura 55

2. Przekrój rozwiązań konstrukcyjnych łczesnych ogniw fotowoltaicznych 59

2.1. Podstawowe struktury fotowoltaiczne oparte na półprzewodnikach mono- i polikrystalicznych 61

2.2. Ogniwa PV wykorzystujące heterozłącze półprzewodnikowe 67

2.3. Fotowoltaiczne struktury cienkowarstwowe na bazie związków nieorganicznych 72

2.3.1. Ogniwa słoneczne na bazie heterozłącza CdS/CdTe 78

2.3.2. Struktury fotowoltaiczne wykorzystujące związki CIS, CIGS i CIGSS 83

2.3.3. Przyrządy z krzemu amorficznego i materiałów pochodnych 87

2.3.4. Wykorzystanie CuO i Cu2O oraz innych związków alternatywnych 92

2.4. Ogniwa organiczne, hybrydowe oraz bazujące na materiałach perowskitowych 94

2.5. Alternatywne konstrukcje struktur fotowoltaicznych 99

2.6. Systemy PVT jako rozwiązanie problematyki wymiany ciepła w instalacjach fotowoltaicznych 106

2.7. Literatura 110

3. Rozwój zastosowań systemów fotowoltaicznych 118

3.1. Rys historyczny zastosowań kosmicznych i aplikacji naziemnych 118

3.2. Elektrownie fotowoltaiczne i systemy rozproszone ( off-grid ) 121

3.3. Fotowoltaika zintegrowana z budownictwem (BIPV) 126

3.4. Fotowoltaika elastyczna w zastosowaniach mobilnych 134

3.5. Fotowoltaika w instalacjach na wodzie 138

3.6. Literatura 140

4. Projektowanie instalacji słonecznych 143

4.1. Instalacje sieciowe i wyspowe 143

4.2. Współpraca z innymi źródłami energii w systemach wydzielonych 166

4.3. Budowa instalacji fotowoltaicznej – etapy praktycznej realizacji 174

4.3.1. Wymagania prawne 175

4.3.2. Projekt instalacji PV 177

4.3.3. Wykonanie instalacji PV 179

4.4. Literatura 187

5. Projektowanie instalacji fotowoltaicznych w praktyce 189

5.1. Zawartość projektu instalacji słonecznej 191

5.2. Mikroinstalacje i system prosumencki 195

5.3. Wymagane kwalifikacje wykonawców i obowiązki inwestora 197

5.4. Metody i zasady projektowania instalacji fotowoltaicznych 199

5.5. Narzędzia CAD wspierające wymiarowanie instalacji fotowoltaicznej 203

5.5.1. Aplikacja PV*SOL online 204

5.5.2. Program SolarGIS pvPlanner 209

5.5.3. Interaktywna baza meteorologiczna PVGIS 218

5.5.4. Oprogramowanie Archelios Pro Free 223

5.5.5. Program sieciowy PV Watts 226

5.5.6. Profesjonalne oprogramowanie PV*SOL premium 230

5.6. Analiza przykładowego projektu PV 233

5.6.1. Specyfikacja projektowanej instalacji 234

5.6.2. Symulacja komputerowa 238

5.6.3. Analiza finansowa 245

5.7. Literatura 252

6. Przykładowe zagadnienia i pomiary laboratoryjne z zakresu praktycznego zastosowania ogniw i systemów PV 254

6.1. Pomiary podstawowych parametrów i charakterystyk elektrycznych ogniw słonecznych 254

6.1.1. Pomiar charakterystyk prądowo-napięciowych 255

6.1.2. Charakterystyki pojemności złączowej 261

6.1.3. Pomiar i znaczenie charakterystyk wydajności kwantowej 265

6.2. Wpływ warunków oświetlenia, temperatury i obciążenia na pracę ogniw słonecznych 267

6.2.1. Pomiary transmitancji optycznej w ogniwach fotowoltaicznych 268

6.2.2. Zależność parametrów ogniw PV dla różnych warunków oświetlenia 272

6.2.3. Wpływ kąta padania światła na pracę ogniw słonecznych 281

6.2.4. Wpływ temperatury na pracę ogniw i modułów fotowoltaicznych 283

6.3. Konfiguracja robocza modułów fotowoltaicznych i efekty niedopasowania 288

6.3.1. Rezystancja szeregowa i równoległa w ogniwach słonecznych 288

6.3.2. Konfiguracja ogniw i modułów fotowoltaicznych oraz wpływ zacienienia na parametry pracy instalacji 291

6.3.3. Niedopasowanie prądowe i napięciowe w instalacjach PV 295

6.4. Systemy hybrydowe ogniwo – kolektor słoneczny 299

6.5. Literatura 302