Ogniwo fotowoltaiczne

 

Budowa i zasada działania
Ogniwo fotowoltaiczne, najczęściej zwane solarem lub ogniwem słonecznym jest urządzeniem służącym do bezpośredniej zamiany energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Wykorzystywane do tego są półprzewodnikowe złącza typu p-n (positive-negative), gdzie elektrony pod wpływem promieniowania słonecznego przemieszczają się do obszaru n, a dziury (nośniki ładunku) do obszaru p. Przemieszczanie ładunków elektrycznych powoduje pojawienie się różnicy potencjałów, czyli napięcia elektrycznego. Wystarczy do ogniwa podłączyć urządzenie pobierające energię i następuje przepływ prądu elektrycznego.

Rys.1 Działanie ogniw

Zastosowanie
Ogniwa słoneczne wykorzystywane są coraz częściej w gospodarstwach domowych, w ruchu drogowym (sygnalizacja świetlna, lampy uliczne), jak również w przenośnych urządzeniach małej mocy: kalkulatorach, zegarkach, lampach (wyposażonych w akumulatory magazynujące energię zgromadzoną w ciągu dnia), ostatnio także telefonach komórkowych. W niektórych miejscach na świecie, za pomocą energii słonecznej aktywowany jest ruch kamer (np. monitorujących zwierzęta) lub urządzeń pomiarowych (np. w meteorologii). Ogniwa fotowoltaiczne pomocne są także w doładowywaniu akumulatorów używanych w karawaningu czy żeglarstwie, szczególnie na jachtach pełnomorskich. Niezastąpione są w przestrzeni kosmicznej, gdyż każdy inny sposób wytwarzania energii wymagałby transportu paliw, zaś energia słoneczna jest stale dostępna.

Kolektor cieczowy płaski z izolacją termiczną

Rys. 2 Schemat kolektora słonecznego

Zewnętrzna transparentna okrywa kolektora słonecznego – wykonana z wysoce przeźroczystego, hartowanego szkła (grubość 4mm), przebadanego pod kątem odporności na uderzenia gradem, gwarantuje wysoką przepuszczalność światła i minimalne odbicie światła.
Bezpośrednie połączenie elementów absorbera – pozwala na doskonałe przechodzenie ciepła z blachy absorbera do wężownicy kolektora słonecznego z uwagi na bezpośrednie połączenie obu elementów (ok. 70-80% powierzchni każdej rury wężownicy bezpośrednio dotyka blachy absorbera). Tym samym zdecydowanie zostają zredukowane straty ciepła kolektorów słonecznych.
Cało powierzchniowy absorber wykonany z jednego arkusza blachy – absorber wykonany jest z jednego arkusza blachy aluminiowej, pokrytej wysoko-selektywną powłoką konwersyjną (Alanod lub warstwą na bazie tlenku glinu) co powoduje lepsze pozyskiwanie ciepła oraz ogranicza jego straty.
Wężownica w kształcie meandra – została zastosowana wysokowydajna wężownica miedziana, wygięta w kształt meandra (nie dotyczy kolektora serii H330), która pozwala na doskonały odbiór pozyskanego ciepła oraz na szybsze osiągnięcie turbulentnego charakteru przepływu.
Obudowa wannowa – obudowę kolektora stanowi wytłoczona z jednego arkusza blachy aluminiowej wanna. Sprawia to, iż kolektor staje się lżejszy, szczelniejszy, stabilniejszy oraz nierdzewny.
Izolacja mineralna – doskonale ogranicza straty pozyskanego przez kolektor ciepła. Nie wydziela jakichkolwiek gazów, nie ulega rozpadowi przy bardzo wysokich temperaturach powstających na powierzchni absorbera.

Rys. 3. Przekrój kolektora solarnego

Aby zwiększyć odbiór przechwyconego przez absorber ciepła w kolektorach słonecznych zastosowano wężownicę w kształcie meandra (patrz rysunek 4) zamiast układu drabinkowego(harfowego) wężownicy kolektora. W celu zminimalizowania strat pozyskanego przez absorber ciepła kolektory słoneczne posiadają wypełnienie w postaci specjalnej izolacji mineralnej lub za pomocą specjalnej pompy przeponowej wykonuje się w obudowie kolektora próżnię.

Rys. 4. Układ wężownic kolektora

Wszystkie wyżej wymienione funkcjonalne części kolektora słonecznego dla zapewnienia jak najwyższej wydajności zamknięte są w szczelnej, a zarazem bardzo lekkiej aluminiowej obudowie tzw. wannie ,wytłoczonej z jednego elementu specjalnej blachy aluminiowej.

Więcej informacji na: http://www.ekorarr.pl