Informator Instalacyjny-murator 2016
Więcej informacji o produktach w serwisie
/produkty
Profesjonalista profesjonaliście
Fotowoltaika (PV) polega na bezpośrednim przekształceniu ener-
gii promieniowania słonecznego w elektryczną za pomocą specjal-
nych materiałów półprzewodnikowych. Proces konwersji zachodzi
na poziomie elektronowym bez zmian chemicznych, dzięki czemu
jest bezpieczny dla środowiska. Podstawowy i najważniejszy element
technologii PV stanowi wystawione na działanie światła urządze-
nie zwane ogniwem fotowoltaicznym (inaczej fotoogniwo, ogniwo
słoneczne), w którym przemieszczanie się ładunków elektrycznych
wywołuje napięcie.
x x x
Ewolucja
Możliwość wytwarzania niewielkich dawek prądu elektrycznego przez
niektóre materiały pod wpływem działania światła słonecznego zaob-
serwował po raz pierwszy w 1839 roku Alexandre Edmond Becquerel.
Naukowe wyjaśnienie zjawiska fotoelektrycznego nastąpiło kilkadzie-
siąt lat później, dzięki publikacji Alberta Einsteina z 1905 roku, w któ-
rej opisał on nieznane dotąd właściwości światła. Pierwsze ogniwa PV
pozostawały bezużyteczne – przetwarzając mniej niż 1% promieniowa-
nia słonecznego, były zbyt słabe dla praktycznych zastosowań. Dopiero
w latach 50. XX wieku naukowcy z Bell Laboratories – Chapin, Fuller
i Pearson stworzyli pierwsze efektywne ogniwo krzemowe o sprawno-
ści 6%. W krótkim czasie znacząco zwiększyła się ich wydajność, jed-
nak ogromne koszty technologii PV przez długi czas stanowiły główną
barierę dla jej praktycznego zastosowania i społecznego uznania.
Po raz pierwszy ogniwa zostały wykorzystane na większą skalę
w latach 60. w sztucznych satelitach NASA. W następnej deka-
dzie, wraz z dalszym postępem i redukcją cen, znalazły zastoso-
wanie na Ziemi – w miejscach oddalonych od sieci zasiliły w prąd
elektryczny urządzenia nawigacyjne i telekomunikacyjne; wyko-
rzystano je również w małych przedmiotach powszechnego użytku
typu radia, kalkulatory, zabawki. Kryzys paliwowy zintensyfiko-
wał dalsze działania w kierunku rozwoju i upowszechnienia foto-
woltaiki. W połowie lat 80. sprawność ogniw krzemowych prze-
kroczyła już 20%, a ich cena spadła do 10 dolarów za wat (dla
porównania w roku 1977 sięgała 76,67 $).
Po krótkim okresie faworyzowania dużych scentralizowanych elektrowni
solarnych skupiono się na małych systemach autonomicznych – ogniwa
pojawiły się na dachach budynków w różnych częściach świata. Rozpo-
wszechnienie zastosowania fotowoltaiki w środowisku zurbanizowanym
zrewolucjonizowało system energetyczny poprzez wprowadzenie taryf
kupna i sprzedaży elektryczności między siecią a indywidualnymi produ-
centami. Projektanci zaangażowali się w poszukiwania nowatorskich roz-
wiązań i „artystycznej” integracji ogniw z budynkiem. W rezultacie na
początku lat 90. powstała innowacyjna technologia BiPV (ang.
Building
Integrated Photovoltaics
), która pozwoliła w sposób bezpośredni i trwały
zintegrować ogniwa PV z elementami konstrukcji budynku. Dla branży
solarnej i architektoniczno-budowlanej otworzyły się wówczas zupełnie
nowe możliwości. Dziś BiPV jest najszybciej rozwijającym się segmen-
tem na rynku fotowoltaiki [2]. Nieustający postęp technologiczny przy-
czynia się do stałego poszerzania asortymentu dostępnych ogniw, opty-
malizacji ich parametrów i dalszego spadku cen (w 2014 roku dla ogniw
krzemowych kształtowały się na poziomie 0,36 $/W). Kolejne, nowe
generacje materiałów solarnych stają się coraz bardziej widocznym ele-
mentem współczesnego krajobrazu.
x x x
Technologia
Fotoogniwo składa się z naładowanych dodatnio i ujemnie warstw
półprzewodnika, złącza p-n, elektrody kontaktowej przedniej i tyl-
nej oraz warstwy przeciwodbiciowej. Pojedyncze ogniwa wytwarzają
prąd o napięciu ~0,6 V, zdecydowanie zbyt małym dla praktycz-
nego zastosowania w budynkach. Generując moc na poziomie kilku
watów, są one w stanie zasilić jedynie niewielkie urządzenia typu
kalkulatory, zegarki, lampy solarne.
Ogniwa fotowoltaiczne w praktyce
dr inż. arch. Magdalena Muszyńska-Łanowy
PolitechnikaWrocławska
ekspert
Więcej na ten temat czytaj w nowym
„Informatorze Instalacyjnym-
-murator” 2016
