Postępy w fotowoltaice. Struktura i wytwarzanie ogniw PV. Projektowanie i zastosowania systemów fotowoltaicznych. Klasyczne i nowatorskie ogniwa w praktyce

Postępy w fotowoltaice. Struktura i wytwarzanie ogniw PV. Projektowanie i zastosowania systemów fotowoltaicznych. Klasyczne i nowatorskie ogniwa w praktyce

rok wydania: 2022, wydanie drugie
ISBN: 978-83-01-21666-5
ilość stron: 302
format: 16,5x23,5 cm
oprawa: miękka

Opis

„Fotowoltaika jest niezwykle interesującą i aktualną dziedziną nauki i techniki zajmującą się konwersją energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Dotyczy ona jednocześnie dwóch istotnych w ostatnim czasie zagadnień, mianowicie energetyki i ochrony środowiska. Zastosowanie fotowoltaiki stanowi praktyczną alternatywę dla niszczących środowisko naturalne metod produkcji energii elektrycznej w warunkach stale zwiększającego się zapotrzebowania światowego. Z tego powodu jest ona niewątpliwie ważną i ciekawą dziedziną wiedzy dla bardzo szerokiego grona odbiorców.”
Fragment Wstępu do książki Postępy w fotowoltaice

Wydawnictwo PWN zaprasza tym samym do lektury z dawna wyczekiwanego kompendium z zakresu budowy i działania różnych ogniw słonecznych, jak również podstawowych zasad projektowania i konstrukcji instalacji fotowoltaicznych.
Czytelnik będzie mógł w nim znaleźć bardzo różnorodne i praktyczne zagadnienia dotyczące fotowoltaiki, w tym na przykład: podstawy fizyczne działania przyrządów fotowoltaicznych, sposoby i przykłady projektowania i konstrukcji instalacji fotowoltaicznych, ale również zadania praktyczne do realizacji wraz z kluczem poprawnego rozwiązania.
Postępy w fotowoltaice kierowana jest do studentów uczelni technicznych, ale również do praktyków – projektantów, instalatorów i użytkowników instalacji fotowoltaicznych, a także wszystkich zainteresowanych tematyką nowoczesnych OZE.

Spis treści

Wstęp / 9

1. Struktura i zasada działania ogniwa słonecznego / 11
1.1. Energia słoneczna jako źródło odnawialne / 11
1.2. Efekt fotowoltaiczny w złączu półprzewodnikowym / 18
1.3. Konstrukcja bazowa i podstawowe parametry elektryczne modelowego jednozłączowego ogniwa PV na bazie homozłącza p-n / 24
1.3.1. Budowa modelowego ogniwa słonecznego / 24
1.3.2. Charakterystyka prądowo-napięciowa / 28
1.3.3. Rezystancja szeregowa i rezystancja równoległa / 38
1.3.4. Charakterystyka pojemnościowa / 40
1.3.5. Charakterystyka wydajności kwantowej / 43
1.3.6. Modele elektryczne rzeczywistych ogniw słonecznych / 46
1.4. Limity teoretyczne i metody poprawy sprawności fotokonwersji w ogniwach słonecznych / 50
1.5. Literatura / 54

2. Przekrój rozwiązań konstrukcyjnych współczesnych ogniw fotowoltaicznych / 58
2.1. Podstawowe struktury fotowoltaiczne oparte na półprzewodnikach mono- i polikrystalicznych / 60
2.2. Ogniwa PV wykorzystujące heterozłącze półprzewodnikowe / 66
2.3. Fotowoltaiczne struktury cienkowarstwowe na bazie związków nieorganicznych / 71
2.3.1. Ogniwa słoneczne na bazie heterozłącza CdS/CdTe / 77
2.3.2. Struktury fotowoltaiczne wykorzystujące związki CIS, CIGS i CIGSS / 82
2.3.3. Przyrządy z krzemu amorficznego i materiałów pochodnych / 86
2.3.4. Wykorzystanie CuO i Cu2O oraz innych związków alternatywnych / 91
2.4. Ogniwa organiczne, hybrydowe oraz bazujące na materiałach perowskitowych / 93
2.5. Alternatywne konstrukcje struktur fotowoltaicznych / 98
2.6. Systemy PVT jako rozwiązanie problematyki wymiany ciepła w instalacjach fotowoltaicznych / 105
2.7. Literatura / 109

3. Rozwój zastosowań systemów fotowoltaicznych / 117
3.1. Rys historyczny zastosowań kosmicznych i aplikacji naziemnych / 117
3.2. Elektrownie fotowoltaiczne i systemy rozproszone (off-grid ) / 120
3.3. Fotowoltaika zintegrowana z budownictwem (BIPV) / 125
3.4. Fotowoltaika elastyczna w zastosowaniach mobilnych / 133
3.5. Fotowoltaika w instalacjach na wodzie 137
3.6. Literatura / 139

4. Projektowanie instalacji słonecznych / 142
4.1. Instalacje sieciowe i wyspowe / 142
4.2. Współpraca z innymi źródłami energii w systemach wydzielonych / 165
4.3. Budowa instalacji fotowoltaicznej – etapy praktycznej realizacji / 173
4.3.1. Wymagania prawne / 174
4.3.2. Projekt instalacji PV / 176
4.3.3. Wykonanie instalacji PV / 178
4.4Literatura / 186

5. Projektowanie instalacji fotowoltaicznych w praktyce / 188
5.1. Zawartość projektu instalacji słonecznej / 190
5. 2Mikroinstalacje i system prosumencki / 194
5.3. Wymagane kwalifikacje wykonawców i obowiązki inwestora / 196
5.4. Metody i zasady projektowania instalacji fotowoltaicznych / 198
5.5. Narzędzia CAD wspierające wymiarowanie instalacji fotowoltaicznej / 202
5.5.1. Aplikacja PV*SOL online / 203
5.5.2. Program SolarGIS pvPlanner / 208
5.5.3. Interaktywna baza meteorologiczna PVGIS / 217
5.5.4. Oprogramowanie Archelios Pro Free / 222
5.5.5. Program sieciowy PV Watts / 225
5.5.6. Profesjonalne oprogramowanie PV*SOL premium / 229
5.6. Analiza przykładowego projektu PV / 232
5.6.1. Specyfikacja projektowanej instalacji / 233
5.6.2. Symulacja komputerowa / 237
5.6.3. Analiza finansowa / 244
5.7. Literatura / 251

6. Przykładowe zagadnienia i pomiary laboratoryjne z zakresu praktycznego zastosowania ogniw i systemów PV / 253
6.1. Pomiary podstawowych parametrów i charakterystyk elektrycznych ogniw słonecznych / 253
6.1.1. Pomiar charakterystyk prądowo-napięciowych / 254
6.1.2. Charakterystyki pojemności złączowej / 260
6.1.3. Pomiar i znaczenie charakterystyk wydajności kwantowej / 264
6.2. Wpływ warunków oświetlenia, temperatury i obciążenia na pracę ogniw słonecznych / 266
6.2.1. Pomiary transmitancji optycznej w ogniwach fotowoltaicznych / 267
6.2.2. Zależność parametrów ogniw PV dla różnych warunków oświetlenia / 271
6.2.3. Wpływ kąta padania światła na pracę ogniw słonecznych / 280
6.2.4. Wpływ temperatury na pracę ogniw i modułów fotowoltaicznych / 282
6.3. Konfiguracja robocza modułów fotowoltaicznych i efekty niedopasowania / 287
6.3.1. Rezystancja szeregowa i równoległa w ogniwach słonecznych / 287
6.3.2. Konfiguracja ogniw i modułów fotowoltaicznych oraz wpływ zacienienia na parametry pracy instalacji / 290
6.3.3. Niedopasowanie prądowe i napięciowe w instalacjach PV / 294
6.4. Systemy hybrydowe ogniwo – kolektor słoneczny / 298
6.5. Literatura / 301