Ogniwa słoneczne i panele bateryjne

Ogniwa słoneczne i panele bateryjne







Ogniwa słoneczne przetwarzają światło na energię elektryczną. Ogniwo słoneczne może być

produkowane z wielu różnych pierwiastków, ale najczęściej używanym jest krzem.



Mówi się o ogniwach pojedynczych (monokrystalicznych), wielokrystalicznych (polikrystalicznych) albo

cienkowarstwowych (amorficznych). Różnica między ogniwem mono- i polikrystalicznym nie jest zbyt

duża, właściwie chodzi o różny sposób produkcji materiału bazowego ogniwa. Dzięki jednolitemu

materiałowi ogniwo monokrystaliczne ma nieco wyższą sprawność, tzn, że wytwarza nieco więcej

energii na jednostkę powierzchni, niż ogniwo polikrystaliczne. Różnica jest jednak niewielka, 12-15% dla

monokrystalicznego i 10-14 % dla polikrystalicznego.



Zwykłe ogniwo słoneczne z krystalicznego krzemu o wymiarach ok. 10 x 10 cm ma nominalne napięcie

ok. 0,5 V. Poprzez połączenie szeregowe ogniw słonecznych, można otrzymać tzw. baterie słoneczne.

Istnieją baterie z różną ilością ogniw, w zależności od zastosowania, jak i od jakości ogniw. Bateria

słoneczna, która będzie używana do ładowania baterii ołowiowych na naszej długości i szerokości

geograficznej, potrzebuje conajmniej 30 ogniw, jeśli chodzi o monokrystaliczne, i 32 ogniwa, jeżeli

chodzi o ogniwa polikrystaliczne. Przy wzrastającej temperaturze napięcie ogniwa spada, co oznacza,

że może być potrzebna bateria z jeszcze większą ilością ogniw ( o ile jest bardzo gorąco w miejscu,

gdzie będzie ona zainstalowana).



Zwykła bateria składająca się z 30-32 ogniw ma maksymalną moc rzędu 40-45 W. Inne wielkości można

otrzymać poprzez albo dołożenie większej ilości ogniw, albo poprzez podział ogniwa na mniejsze

części. Jest to jednak dość drogie, ponieważ wymaga dodatkowych zabiegów w procesie produkcji.



Technika cienkowarstwowa oferuje bardzo wiele zalet z punktu widzenia możliwości produkcyjnych,

ponieważ można bardzo dokładnie określić charakterystykę poprzez ułożenie wzoru połączeń w

specjalny sposób. Bateria cienkowarstowa produkowana jest w ten sposób, że nkłada się cienką

warstwę aktywnego materiału na specjalnie przygotowaną szybę ze szkła. Następnie można przy

pomocy lasera wycinać ogniwa w pożądanych wielkościach i ilościach. Niestety sprawność tego typu

ogniw jest znacznie niższa niż ogniw krystalicznych, ale do prostych zastosowań, np. do zasilania

kalkulatorów, ten typ stał się bardzo powszechny. Standardowa bateria cienkowarstwowa do ładowania

akumulatorów ma zazwyczaj moc ok. 10 W.



Baterii słonecznych używa się normalnie do ładowania akumulatorów lub do bezpośredniego zasilania

jakiegoś rodzaju urządzeń np. pompy wodnej, wentylatora itp. Do ładowania akumulatora buduje się

system złożony z jednego lub wielu paneli słonecznych i regulatora ładującego tak, aby akumulator

mógł być maksymalnie ładowany, jak również zabezpieczony od przeładowania i szkodliwego

głębokiego rozładowania. Akumulatory mogą być różnych typów. Zwykły typ akumulatora

samochodowego nie jest odpowiedni, ze względu na to, że jest skonstruowany tak, żeby oddawać dużo

energii w ograniczonym czasie, a nie do tego, aby dawać mniejsze ilości energii w dłuższym czasie, co

ma zazwyczaj miejsce tam, gdzie mamy doczynienia z urządzeniami słonecznymi. Do tego celu

doskonale nadają się akumulatory ogólnego przeznaczenia, np. takie jak stosowane w układach

podtrzymywania zasilania.



Baterie słoneczne powinny być montowane w ten sposób, aby były maksymalnie wyeksponowane do

światła. Moc wyjściowa jest wprost proporcjonalna do ilości energii odbieranej z baterii. Kierunek

ustawienia powinno się wybierać pomiędzy południowym wschodem i południowym zachodem, a

miejsce powinno być nie ocienione. Panele krystaliczne są szczególnie wrażliwe na zaciemnienie i

nawej jeżeli jedno ogniwo w baterii jest zacienione traci się dużą część energii. Półcień nie jest tak

niebezpieczny, jak całkowite zacienienie. Kąt ustawienia w kierunku słońca ma również znaczenie; w

czasie półrocza zimowego jest ważne, aby panel był ustawiony pod kątem prostym do promieni

słonecznych, podczas gdy w letniej porze roku wystarczy kąt 30-45 storpni. Bateria słoneczna

produkuje energię również wówczas, gdy słońce jest za chmurami, lecz oczywiście energia, która jest

produkowana jest zależna od natężenia promieniowania świetlnego. W słoneczny, letni dzień w Szwecji

napromieniowanie wynosi aż do 1000 W/m2 i w tym czasie można ładować akumulator maksymalnie

prądem 3 A, o ile oczywiście jest on już w pełni naładowany.



W pochmurny, letni dzień napromieniowanie może wynieść tylko ok. 200 W/m2 i wówczas prąd nie

będzie większy niż ok. 0,5 A.