Druhy slnečných článkov

  • 1./ Klasické slnečné články:
    • a, monokrištalické slnečné články:

      Sú vyrábané z monokrištalického kremíku, tj. vysoko čistého materiálu, ktorý sa bežne vyskytuje v mikroelektronických aplikáciách. Ich účinnosť je asi 12%.

    • b, polykrištalické slnečné články:

      Pri výrobe používa polykrištalický materiál, ktorý je oveľa lacnejší. Táto prednosť je však vykúpená menšou účinnosťou, ktorá je asi 10%.

    • c, amorfné slnečné články:

      Oproti mono,- a polykrištalickým článkom majú radu predností:
      vysoká absorbcia tepla
      veľké napätie na prázdno
      malá spotreba materiálu
      malá spotreba energie pri výrobe
      veľké možnosti automatizácie procesov výroby

      Proti týmto výhodám stojí závažná nevýhoda účinnosti, ktorá je iba 4%.Na amorfnom kremíku je naviazaný vodík, ktorý nasycuje volné valencie kremíku a tak prispieva k jeho stabilite. Mení pri tom výhodne jeho niektoré elektrické vlastnosti. Ďalším nedostatkom týchto článkov je ich nestabilita pri intenzívnom slnečnom žiarení. Väčšinou klesá energetická výťažnosť asi o 10 až 30% oproti pôvodnej hodnote. ktorá bola na počiatku prevádzky, načo sa stabilizuje.

  • 2./ Tenkovrstvové slnečné články:

    Klasické slnečné články majú z dôvodu stability hrúbku 0,2 až 0,3 mm. Tomu zodpovedá pomerne veľké množstvo základného materiálu. Naproti tomu tenkovrstvé články nebývajú hrubšie ako niekoľko ?m a spotrebujú teda podstatne menej materiálu. Okrem toho môžu lepšie využiť dopadajúce žiarenie, pretože dopadajúce svetelné kvantá majú kratšiu dráhu k P-N prechodu. Pritom bolo dosiahnutej účinnosti medzi 12% a 14%. Komerčne vyrábané články samozrejme nedosahujú týchto hodnôt.

  • 3./ Články MIS s inverznou vrstvou:

    Skratka MIS znamená Metal-Insulator-Semiconductor ,tj . kov-izolátor-polovodič. Táto štruktúra nevyžaduje prípravu prechodu P-N dotáciou, vrstva opačného typu vodivosti, tzv. inverzná vrstva sa vytvára vďaka použitým materiálom automaticky. V laboratóriu bola dosiahnutá účinnosť 15%. Pri konštrukcii sa používa kremík obidvoch typov (poly,- aj monokrištalický).Tieto články dosahujú optimálny kompromis medzi účinnosťou a cenou.

Solárne články a ich účinnosť

Klasické slnečné články vykazujú účinnosť, ktorá leží medzi 4 a 13%. Pri priemernej hodnote účinnosti 10% a intenzite slnečného žiarenia 1kW/m^(2) je výkon kolektoru s plochou 1m^(2) asi 100W. Keby bola účinnosť 20% plocha kolektoru by sa zmenšila o polovicu a tým by sa veľmi usporili náklady na výrobu. Najväčšiu účinnosť má polovodič vyrobený z Arzenidu Galia (GaAs), jej teoretická hodnota je 31%.V praxi bola však zatiaľ dosiahnutá hodnota až do 23%.

Pre výrobu solárneho modulu M55 s plochou 0,4m^(2) udáva firma ARCO tieto údaje:

Surovina(kremík)............................450k Wh
Solárne články..................................40 kWh
Sklo...................................................10 kWh
Umelá hmota......................................8 kWh
Hliníkový rám..................................80 kWh
Teplo (technológie)............................3 kWh
-------------------------------------------------
celkovo 591 kWh

V našich zemepisných šírkach , kde je stredné globálne žiarenie 3,2kWh/m^(2).d, vyrobí tento kolektor 56 kWh za rok. Vynaložená energia sa teda vráti za 10,5 roka. Na Sahare by to boli len necelé 4 roky. Pri životnosti 10 rokov by sa náklady isto vrátili.

Pri tenkovrstvovej technológii by boli výrobné náklady 123kWh a účinnosť 6,5%.V našich zemepisných šírkach by sa výrobné náklady vrátili za 3,37rokov.

Solárny modul zostavený zjednotlivých solárnych článkov kruhového tvaru. Použitie plochy je 80%.

Aby sa dosiahlo požadovaných parametrov, môžu sa slnečné články vo vnútri modulu rôzne prepojovať.

Principiálna schéma solárneho zariadenia s batériou a nepriamym napojením na sieť.

Solárny vodík a jeho získavanie

Najprv sa zo slnečného žiarenia pomocou slnečných článkov vyrobí el. prúd. Ten sa použije k elektrolýze vody, tj. k jej rozkladu na vodík a kyslík. Získaný vodík môže byť ako zásobník energie uchovaný v nádržiach pre neskoršie využitie, alebo transportovaný potrubím na miesto spotreby, ako napr. zemný plyn. Spätnou reakciou je horenie vodíka v zmesi s kyslíkom pri vzniku vody. Na takomto princípe napríklad fungujú raketové motory raketoplánov a vesmírnych rakiet. Experimentálne sa vyrábajú aj autá na vodíkový pohon.

Prenosné solárne články

Najznámejšími zariadeniami, ktoré používajú tieto kolektory sú asi kalkulačky so solárnym napájaním. Panel o veľkosti 10x10cm je schopný utiahnuť walkman či menšie rádio. Dajú sa dobre využiť pri napájaní karavanov a obytných prívesov. V krajinách tretieho sveta, kde nie je elektrika samozrejmosťou, sa využívajú na klimatizovanie skladov s liekmi či prevádzku nemocníc .Experimentálne sa vyrábajú autá na solárny pohon (každoročne sa usporadúvajú závody na týchto autách).

Skleníky

Najznámejšie využitie slnečnej energie je pestovanie rastlín, ktoré vyžadujú teplejšie podnebie, v skleníkoch. Sú to sklenené „domy“, v ktorých sa pomocou slnka zohrieva vzduch, ktorý spolu s vlhkosťou pripomína podmienky pôvodu plodín pestovaných v skleníkoch.

Solárne panely mimo Zeme

Solárne panely sú nenahraditeľným zdrojom energie pre rôzne druhy sond ,družíc a vesmírnych staníc .Zásobovanie týchto zariadení elektrickou energiou by bolo veľmi nákladné. El. energie vyrobenej solárnym panelom v kozme (mimo atmosféry) môže byť až 10x viacej ako el. energie vyrobenej na Zemi. Na vesmírnych staniciach sú všetky prístroje (aj tie ktoré sú nevyhnutné pre život astronautov) závislé na el. energii pochádzajúcej zo solárnych kolektorov .Kolektory inštalované vo vesmíre sú vlastne rozťahovacie ramená s dĺžkou okolo 15m (najväčší testovaný kolektor mal 54m).

.. :: Posledná aktualizácia prebehla: 17.8.2005 :: .. .. :: Peter Vaňko Copyright 2oo5 :: ..