1 POMIARY PARAMETRÓW OGNIW FOTOWOLTAICZNYCH

2 PORÓWNANIE SPRAWNOŚCI POZYSKIWANIA ENERGII ELEKTRYCZNEJ PRZY WYKORZYSTANIU RÓŻNYCH TECHNOLOGII PORÓWNANIE SPRAWNOŚCI POZYSKIWANIA ENERGII ELEKTRYCZNEJ PRZY WYKORZYSTANIU RÓŻNYCH TECHNOLOGII Sprawność netto w % Sprawność netto w % 100 80 60 40 20 0 1001000100001010,10,01 Moc elektryczna (jednostki) w MW Moc elektryczna (jednostki) w MW wodne turbiny gazowe olejowe i gazowe węglowe z silnikami Diesla jądrowe wiatrowe fotowoltaiczne Kombin. para-gaz para-gaz Zaczerpnięto z: /forum.gazeta.pl, sprawność nowoczesnej elektrowni atomowej, według Siemens Power Journal 4/97 Zaczerpnięto z: /forum.gazeta.pl, sprawność nowoczesnej elektrowni atomowej, według Siemens Power Journal 4/97 11

3 Zaczerpnięto z : http://www.google.pl/imgres?imgurl=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a9/Planety2008.jp g&imgrefurl=http://pl.wikipedia.org/wiki/Uk%25C5%2582ad_S%25C5%2582 Ziemia Saturn Jowisz Mars Uran Neptun Wenus Merkury UKŁAD SŁONECZNY 12

4 8 min Strumień mocy 3,86 10 26 W Stała słoneczna 1367 W/m 2 PROMIENIOWANIE SŁONECZNE 150 mln km 13

5 Słońce źródło życia Synteza jądrowa – przemiana wodoru w hel Zasoby wodoru wyczerpią się za 5 mld lat 14

6 SŁOŃCE ŹRÓDŁO ŻYCIA Zaczerpnięto z http://www.google.pl/imgres?imgurl=http://get- 2.wpapi.wp.pl/a,61764482,f,2274394c1b0723fdb4e6a106c046ec99.jpg&imgr efurl=http://turystyka.wp.pl/gid,15612489,title,Najpiekniejsze-lasy-deszczowe swiata,galeria. 15

7 Zaczerpnięto z: http://www.budrem- bilgoraj.pl/domek/original_files/001.jpg Zaczerpnięto z: http://www.tapeta-niebo-mlecze-aka- promienie-sloneczne.na-pulpit.com/zdjecia/niebo-mlecze-aka- promienie-sloneczne.jpeg Promieniowanie słoneczne Użyteczna energia elektryczna Ogniwo fotowoltaiczne 16

8 Si Krzem 14 1s 2s 2p 3s 3p 622 (28) 22 Cztery elektrony na ostatniej powłoce (powłoce walencyjnej) 30

9 Si 31

10 x KRZEM - PÓŁPRZEWODNIK 32

11 x Si +++ ELEKTRONY DZIURY33

12 + W PÓŁPRZEWODNIKU NOŚNIKAMI PRĄDU SĄ ELEKTRONY I DZIURY + + + + + + + + +34

13 E Prąd elektryczny 35

14 Półprzewodnik typu p Półprzewodnik typu n + + + + + + + + + + + + + + + + + + 36

15 P N E ZŁĄCZE P-N 37

16 N P E OGNIWO SŁONECZNE EMITER ELEKTRODA ZBIERAJĄCA BAZA ELEKTRODA TYLNA OBSZAR ZŁĄCZA N 38

17 N P E PROMIENIOWANIE SŁONECZNE N WOLTOMIERZ 0.00V Napięcie obwodu otwartego U OC =0,65V WOLTOMIERZ 0.65V 39

18 N P E PROMIENIOWANIE SŁONECZNE N AMPEROMIERZ 500mA Prąd zwarcia I SC =500mA 40

19 Struktura krzemowego ogniwa słonecznego Struktura krzemowego ogniwa słonecznego Ag Si 3 N 4 SiO 2 Si-n+ Si-p Si-p+ Ag/Al TEKSTURYZACJA POWIERZCHNI Wielokrotne odbicie wiązki światła poprawia sprawność przetwarzania Źródło: N. Wehkamp, A. Fell, J Bartscha, F. Granek „ Laser Chemical Metal Deposition for Silicon Solar Cell Metallization”, 2012 41

20 CHARAKTERYSTYKA PRĄDOWO-NAPIĘCIOWA OGNIWA n+ p 0,00V0,60VI U+U -I (+U)·(-I) = -P Znak „-” oznacza, że przyrząd jest źródłem energii (energii promieniowania słonecznego przetworzonego na użyteczną energię elektryczną) 42

21 0.10.20.30.40.50.6 0.4 0.8 1.2 I[A]I[A]I[A]I[A] U[V]U[V]U[V]U[V] I SC ImImImIm U OC UmUmUmUm MOC = I m · U m 43

22 Zaczerpnięto z: http://www.budrem- bilgoraj.pl/domek/original_files/001.jpg Zaczerpnięto z: http://www.tapeta-niebo-mlecze-aka- promienie-sloneczne.na-pulpit.com/zdjecia/niebo-mlecze-aka- promienie-sloneczne.jpeg Ogniwo fotowoltaiczne Energia wytwarzana przez ogniwo Energia dostarczana przez słońce 47

23 SPRAWNOŚĆ PRZETWARZANIA ENERGII 48

24 SPRAWNOŚĆ PRZETWARZANIA STRUKTUR FOTOWOLTAICZNYCH AMORFICZNEMULTIKRYSTALICZNEMONOKRYSTALICZNE(5÷7)%(11÷14)%(20÷21)% 49

25 STANOWISKO DO POMIARU CHARAKTERYSTYK I-U OGNIW SŁONECZNYCH INSTYTUT ELEKTRONIKI, POLITECHNIKA ŚLĄSKA ZAKŁAD MIKROELEKTRONIKI I BIOTECHNOLOGII 44

26 CHARAKTERYSTYKA I-U OGNIWA OŚWIETLONEGO CHARAKTERYSTYKA I-U OGNIWA NIEOŚWIETLONEGO SONDY POMIAROWE MIERZONE OGNIWO SŁONECZNE 45

27 Nr foto ogniwa I SC [A] U OC [mV] I M [A] U M [mV] P M [W] FF ƞ[%] 2-33-063,041601,902,767486,361,3460,73513,752 I=f(U) P=f(U) I [A] U [V] U OC =601,9mV I SC =3,041A 46

28 Elektroda przednia „ażurowa” Elektroda tylna 21

29 22

30 OGNIWO SŁONECZNE OGNIWO SŁONECZNE 23

31 BATERIA SŁONECZNA BATERIA SŁONECZNA 24

32 PANEL PANEL 25

33 Zaczerpnięto z: http://www.google.pl/imgres?imgurl=http://www.chinskiraport.pl/blog/wp- content/uploads/2013/03/panele- fotowoltaiczne.jpg&imgrefurl=http://www.chinskiraport.pl/blog/clo-na-panele- fotowoltaiczne-z-chin Elektrownia słoneczna o mocy 2 MW w Bad Radkersburg (Austria) Farma solarna o mocy 53 MW Cotbus (Niemcy) 26

34 Największym systemem w Europie jest farma słoneczna w Rovigo w północno-wschodnich Włoszech o mocy 72MW 27

35 Zaczerpnięto z: http://ziemianarozdrozu.pl/encyklopedia/61/energetyka-sloneczna ŚWIAT EUROPA Powierzchnia, jaką należałoby pokryć aby zaspokoić potrzeby energetyczne świata lub Europy 28

36 POZIOM NASŁONECZNIENIA OBSZARÓW POLSKI W KWh/m 29 2

37 W 2012 roku łączna moc zainstalowanych ogniw słonecznych wynosiła 100 GW (wzrost o 41% w stosunku do 2011 roku, 900% od 2007 roku) i zaspokajały one 0,4% światowego zapotrzebowania na energię elektryczną. Zaczerpnięto z: http://pl.wikipedia.org/wiki/Energetyka_s%C5%82oneczna 50

38 TELESKOP HUBLLE`A http://www.crazynauka.pl/najlepsze-zdjecia-z-teleskopu-hubble/ BATERIE SŁONECZNE ZASILAJĄCE TELESKOP http://pl.wikipedia.org/wiki/Kosmiczny_Teleskop _Hubble%E2%80%99a 51

39 INSTALACJA FOTOWOLTAICZNA 52

40 Oświetlenie uliczne zasilane z panelu fotowoltaicznego Panele słoneczne zainstalowane na dachu domu 53

41 Prognozy bilansu energetycznego świata Zaczerpnieto z : http://www.pv.ameripol.pl/ Zaczerpnięto z: ameripol – fotowoltaika „Przyszłość energetyczna” 2000 2040 2060 2080 2100 2020 200 800 600 400 1400 1200 1000 1600 geotermia fototermia fotowoltaika wiatr biomasa hydroenergetyka Energ. jądrowa gaz węgiel Ropa naftowa 2050 rok Roczne zapotrzebowanie na energię [EJ/rok] 2050 rok: oze 50% (PV – 25%) 2100 rok: oze 90% (PV – 70%) 54

42