istoria energiei solare .celule fotovoltaice

8/13/2019 Istoria Energiei Solare .Celule Fotovoltaice

1/12

1

Energia solara.

Sistemefotovoltaice

Student:Ojoc Andreea-Roxana Profesori coordonatori:

Grupa:2203 Mgureanu Gheorghe

Seria:A Mandi Alexandru


2/12

2

CUPRINS

Tehnologia Curentului Fotovoltaic. ....................................................................................4

Istoria Fotovoltaicelor. ........................................................................................................4

Cum Funcioneaz Celulele Fotovoltaice............................................................................5

Cum Sunt Fcute Celulele Fotovoltaice. ............................................................................6

Celulele fot ovoltaice, modulele, panourile i matricele.. ...................................................7

Cum funcioneaz sistemele fotovoltaice. .............................................................. ...........7

Componentele sistemelor fotovoltaice. ................................................................. ...........8

Tipuri de sisteme fotovoltaice. ............................................................................... ...........8

Sisteme fotovoltaice de sine stttoare . ................................................................... .........9

Fotovoltaice subiri de film (thin-film). ............................................................................10

Tipuri de celule fotovoltaice. ............................................................................................11

Efectul fotovoltaic............................................................................................................12
http://www.promacht.ro/solar/panouri.html#tehnologiahttp://www.promacht.ro/solar/panouri.html#tehnologiahttp://www.promacht.ro/solar/panouri.html#istoriahttp://www.promacht.ro/solar/panouri.html#istoriahttp://www.promacht.ro/solar/panouri.html#functioneazahttp://www.promacht.ro/solar/panouri.html#functioneazahttp://www.promacht.ro/solar/panouri.html#facutehttp://www.promacht.ro/solar/panouri.html#facutehttp://www.promacht.ro/solar/panouri.html#celulele2http://www.promacht.ro/solar/panouri.html#celulele2http://www.promacht.ro/solar/panouri.html#celulele2http://www.promacht.ro/solar/panouri.html#celulele2http://www.promacht.ro/solar/panouri.html#functioneaza2http://www.promacht.ro/solar/panouri.html#functioneaza2http://www.promacht.ro/solar/panouri.html#componentehttp://www.promacht.ro/solar/panouri.html#componentehttp://www.promacht.ro/solar/panouri.html#tipurihttp://www.promacht.ro/solar/panouri.html#tipurihttp://www.promacht.ro/solar/panouri.html#sistemehttp://www.promacht.ro/solar/panouri.html#sistemehttp://www.promacht.ro/solar/panouri.html#thin-filmhttp://www.promacht.ro/solar/panouri.html#thin-filmhttp://www.promacht.ro/solar/panouri.html#tipuricelulehttp://www.promacht.ro/solar/panouri.html#tipuricelulehttp://www.promacht.ro/solar/panouri.html#tipuricelulehttp://www.promacht.ro/solar/panouri.html#thin-filmhttp://www.promacht.ro/solar/panouri.html#sistemehttp://www.promacht.ro/solar/panouri.html#tipurihttp://www.promacht.ro/solar/panouri.html#componentehttp://www.promacht.ro/solar/panouri.html#functioneaza2http://www.promacht.ro/solar/panouri.html#celulele2http://www.promacht.ro/solar/panouri.html#facutehttp://www.promacht.ro/solar/panouri.html#functioneazahttp://www.promacht.ro/solar/panouri.html#istoriahttp://www.promacht.ro/solar/panouri.html#tehnologia


3/12

3

Energia solara

Scurt istoric:

Cucerirea de ctre om a noi surse de energie a constituit un factor fundamental in dezvoltarea

societii. Prin anii 1850, pricipalul combustibil era inc lemnul, care a oferit treptat loculcrbunelui, prin 1910. Apoi, incepnd cu anii 50a fost detronat de combustibilul lichid sigazos, respectiv tiei si gaze.

Figura.1.Schema efectului energiei solare

Dintr e formele noi de energie enumerm energia solar, care aa cum putem vedea sefolosete din ce in ce mai des de ctre popoare. Conversia luminii solare in curent electric se practic din jurul anilor 60 cnd se folosea pentru alimentarea cu energie a aparatelor de bordinstalate pe sateliti si alte nave cosmice, iar mai apoi, pentru balize luminoase pe mare sau pe

aeroporturi. [1]

Tot din aceeai perioad dateaz i primele utilizri al e energiei solare in scopuri panice:case solare (Japonia, F ranta, SUA, Australia etc.), maini solare de gtit (India, Mexic, SUA,Columbia etc.), refrigeratoare (Franta, Sri Lanka etc.), pompe solare pentru scoaterea apei dinfntni sau ruri (Mexic, Mauritania, Senegal etc.). Cnd spunem a milioana parte din cevai mai ales a miliarda parte ne gndim la ceva att de infim inct nici nu merit luat inseama. Si totui numai a doua miliard parte din energia radiat de Soare este suficient

pentru cele peste patru miliarde de locuitori ai planetei noastre s poat tri, pentru a exista

viaa pe Terra. Totodata, aceast a doua miliard parte inseamna peste 100 000 ori mai multdect in treaga energie produs azi pe Terra in centralele electrice. Pe baza a numai 1/100 din


4/12

4

energia solar pe care o primete desertul Sahara in cursul unui an, s- ar putea obine intreagacantitate de energie electric necesar omenirii in prezent. http://www.ecomagazin.ro/istoria-energiei-solare/

Istoria Fotovoltaicelor

Primul fotovoltaic convenional au fost produse in anii 1950, i n intregime n anii 1960unde au fost folosite pentru a produc e curent electric pentru sateliii ce orbiteaz in jurul pmntului. In anii 1970, modificrile in manufactur are, performant si calitate a modulelorfotovoltaice au ajutat la reducerea costurilor i a deschis multe oportuniti pentru alimentareaunor dispozitive terestre la distan, inclusiv incrcarea b ateriilor pentru ajutorul navigrii,semnalelor, echipame ntelor de telecomunicaie si alte dispozitive reduse de putere. [2]

In anii 1980 f otovoltaicele au devenit o surs de alimentare popular pentru dispozitiveleconsumatoare de curent, inclusiv calculat oare, ceasuri, radio, lanterne i alte aparate cu mici

incrcri de baterii. Urmnd ergetica din anii 1970, eforturi semnificante au fost facute pentrua dezvolta puterea sistemelor fotovoltaice pentru folosirea lor atat in scopuri comerciale sirezidentiale , de sine stttoare, pentru alimentarea la dista n, ct i pentru dispozitiveleutilitate- conectate.n aceeai perioad, aplicaii internaionale pentru sistemele fotovoltaice

pent ru a alimenta clinici de sntate rural, refrigerare, pompe de ap, telecomunicaii sigospodrii au crescut dramatic, rmne o mare parte pe piaa global pentru produsefotovoltaice i n prezent. Astzi producia industrial a modulelor fotovoltaice sunt incretere cu aproximativ 25% anual, i programe majore d in U.S.A., Japonia si Europa gr bescimplementarea sistemelor fotovoltaice pe cldiri i n interco nectarea in reelele utilitare.

Tehnologia Curentului Fotovoltaic

Fotovoltaicele ( FV ) sau celulele solare cum sunt adesea numite , sunt dispozitivesemiconductoare care transform lumina solar n curent electric. Grupele de fotovoltaice suntconfigurate electric in module si ma trice, care pot fi folosite la ncrcarea bateriilor,funcionarea motoarelor, i pentru a alimenta sarcini electrice. Cu echipamentul adecvat detransformare a puterii, sistemele fotovoltaice pot produce curent alternative ( CA ) care estecompatibil cu orice aparat convenional, si opereaz in paralel si interconectat la grila deutilitate.[2]
http://www.ecomagazin.ro/istoria-energiei-solare/http://www.ecomagazin.ro/istoria-energiei-solare/


5/12

5

Figura.2.Energia solar primit de pmnt

Cum Funcioneaz Celulele Fotovoltaice

O celula fotovoltaic de silicon e compus din o foi subire de un strat foarte subire desilicon de tip N, deasupra unui strat gros de silicon de tip P. Un cmp electric este creeatdeasupra suprafeei de su s a acelei celule unde cele doumateriale intr n contact. Cnd

razele solare ajung la suprafaa unei celule fotovoltaice, cmpul electric produce momentul idirecia la electronii stimulai de lumin, rezultnd fluxul de curent cnd celulele solare suntconectate la un ncr ctor electric.

Figura.3.Schema transmi terii energiei solare pe pmnt

Indiferent de mrime, o bucata de celula fotovoltaic de silicon produce in jur de 0.5 - 0.6volti n conformi tate cu un circuit deschis, fr condiii de ncrcare. Curentul ( i puterea ) de

ieire a unei celule fotovoltaice depinde de eficiena i mrimea suprafeei, i este proporional cu intensitatea soarelui care ajung la suprafaa celulei. De exemplu, in condiiile


6/12

6

n care lumina solar este foarte puternic, o celul fotovoltaic comercial cu o suprafade160 cm^2 ( ~25 n ^2 ) va produce n jur de 2 wati, la putere maxim. Dac intensitatearazelor solare au fos t la 40% din putere, acea celul va produce in jur de 0.8 wati. [3]

Cum Sunt F cute Celulele Fotovoltaice

Procesul de fabricare convenional singular si policristalin al celulelor de silicon fotovoltaicincepe foarte simplu, cu aplicarea semiconductorului in polisilicon un material produs dinquart i folosit mult n industria electronic. Polisiliconul e ste pe urm nclzit pn latemperatura de topire , i sunt adugate in polisiliconul topit bucati mici de bor pentru a creeaun material semiconductor de tip P. Pe urm blocuri de silicon sunt formate, deobicei folosinduna din cele doua metode:1) Formnd un bloc pur de silicon cri stalizat din semine de cristal fcute din polisiliconultopit , sau 2) turnnd polisiliconul topit ntr-un cazan, formnd un material de silicon

policristalin.

Figura.4.Schema de principiu a unui sistem solar

Buci individuale de wafere sunt feliate din blocurile de silicon folosind un fierastrau desrm i pe urm sunt supuse gravurrii suprafeei. Dup ce waferele sunt curate, ele suntaezate intr-un cuptor de difuzie de fosfor, crend un strat sub ire de semiconductor de tip Nin jurul ntregii suprafee exterioare a celulei. Pe urm, un nveli antireflexiv este aplicatdeasupra suprafeei celulei, i contactele electrice sunt imprimate deasupra suprafeei celulei(negativ). Un materi al conductor de aluminiu este aezat dedesubtul subrafeei fiecrei celule(pozitiv), reatribuindui nd proprietile de tip P a prii de jos, deplasnd stratul difuz defosfor. Fiecare celul este pe urm verificat electric, sortat dup curentul electric de ieire,si electric conectate la celelalte celule pentru a creea circuite de celule pentru asamblare inmodule fotovoltaice.

C elulele fotovoltaice, modulele i matrice


7/12

7

Celulele fotovoltaice sunt conectate electric n circuite n serie sau n paralel, pentru a produce voltaj, curent i nivele de putere mai mari . Modulele fotovoltaice consist in circuitefotovoltaice sigilate intr- un mediu de protecie laminat, i sunt blocurile fundamentaleconstruite din sisteme fotovoltaice. Panourile fotovoltaice includ una sau mai multe modulefotovoltaice asamblate ca unitati de domeniu in stalabil. O matrice fotovoltaic este unitatea

generatoare de putere complet, constnd in or ice numr de module si panouri fotovoltaice.[3]Performana modulelor i matricelor fotovoltaice sunt evaluate n general n conformitate cu

curentul continuu maxim de ieire (wati) in Condiii St andarde de Testare (CST). Condiiilestandarde de testare sunt definite de u n modul(celula) la o temperatur de operare de 25 C(77 F), si nivelul incidentelo r solare iradiere de 1000 W/m i sub o mas de aer 1.5 spectarede distriburire. Din cauz c aceste condiii nu sunt intodeauna tipice pentru cum opereazamodulele i pa nourile fotovoltaice, performana actual este de obicei cuprins intre 85-90%din eveluarea in condiii standarde de testare.

Astzi modulele fotovoltaice sunt produse extrem de sigure i de ndejde, cu anse minimede eec si garanie de functionare intre 20-30 de ani . Cea mai mare parte din productori ofergaranie de 20 sau mai muli ani pentru a pastra un procentaj ridicat din puterea de iesireevaluata iniial. [2]

Cum fun cioneaz sistemele fotovoltaice

Sistemele fotovoltaice sunt ca si restul sistemelor gener atoare de electricitate, doar c echipamentul e diferit decat cel folosit in mod convenional de alte sisteme generatoareelectromecanice. Oricum, principiile de operare si interfera re cu alte sisteme electrice, rmnaceleai, si sunt ghida te de un corp electric, coduri i standarde bine stabilite.Dei un matrice fotovoltaic produce putere cnd este expus la lumina solara, un numar de altecomponente sunt necesar e s conduc, controleze, converteasc, distribuie si stocheze corectenergia produs de matrice.

In funcie de cerinele de funcionare i operare a sistemului, este nevoie de componentespecifice, i pot include componente majore cum ar fi un invertor de putere CC-CA ( Curentcontinuu Curent alter nativ), controloare de sisteme i baterii, surse de energie auxiliar icteodat ncrcarea curentului specificat (aparatul). In plus, un asortiment de sistem de

balansare (SDB) a obiectelor de metal, inclusiv cabluri , protecie de val si deconectareaaparatelor i alt echipament de procesare a puterii.[4]


8/12

8

Figura.5 .Disiparea radiaiei solare in atmosfer

Componentele sistemelor fotovoltaice

De ce sunt folosite baterii in unele sisteme fotovoltaice?Bateriile sunt adesea folosite in sistemele fotovoltaice cu s copul de a stoca energia produs de matricele fot ovoltaice pe intervalul zilei, i pentru a il da mai departe la ncrcrile deelectricitate, cnd este nevoie ( pe timpul nopii i cer innorat ). Alte motive pentru care

bateriile sunt folosite in sistemele fotovoltaice sunt pentru a opera matricele fotovoltaiceaproape la puterea lor maxim, pentru a menine ncrcarea electric la un voltaj stabilit.Incele mai multe cazuri, o verificare de ncrcare a batariei este folosit n aceste sisteme pentrua proteja bateria de suprancarcare si supradescarcare.[2]

Tipuri de sisteme fotovoltaice

Cum sunt clasificate sistemele fotovoltaice?Sistemele de putere fotovoltaice sunt n general clasificate dupa resursele necesare de

funcionare si operare, configuraia componentelor i n funcie de cum este conectatechipament ul lor la alte surse de putere i sarcini electrice. Cele doua principii de clasificaresunt conectate in reea sau si steme de utilitate interactive i sisteme de sine stttoare.Sistemele fotovoltaice pot fi create pentru a produce serivicii de putere de curent continuui/sau curent alternativ, pot opera interconecta t sau independente fa de grila de utilitate, i

pot fi cone ctate cu alte surse de energie i sisteme de stocare de energie , sisteme fotovoltaiceconectate in retea ( utilitate-interactive ) .

Sisteme le fotovoltaice conectate in reea sau utilitate- interactive sunt proiectate s operezein paralel si int erconectate cu utilitatea de reea electric. Componenta principal n sistemelefotovoltaice conectate n reea este invertorul, sau u nitatea de putere condiionat (UPC).


9/12

9

Unitatea de putere condi tionat convertete puterea din curentul continuu produs de matricelefotovoltaice n putere de curent alternativ consistent cu voltajul si resursele necesare decalitate a puterii a grilei de utilitate, i oprete automat furnizarea cu energie a grilei deutilitate cand acea sta nu este alimentat. O interfat bidirectional e facut ntre sistemulfotovoltaic, circuitele de ieire a curentului alternativ si a reelei electrice de utilitate, tipic lasite- ul de pe panoul de distribuie sau intrarea de serviciu. Aceasta permite produciei de putere de curent alternativ de sistemul fotovoltaic fie de pe site- ul incrcrii electrice , fieinapoi la reteaua de alimentare cnd ieirea de la sistemul fotovoltaic este mai mare decat celde ncrcare cerut. Noaptea i n timpul altor perioade cand sarcinile electrice sunt mai maridecat ieirea sistemului fotovoltaic, balansul de putere necesar de sarcinile electrice este

primit de la utilitatea electric. Aceast masur de siguran este necesar la toate sistemelefotovoltaice conect ate in retea, i asigur c sistem ul fotovoltaic nu va continua s funcionezei s realimenteze spre grila de utilitate cnd grila este n service sau reparare.[3]

Sisteme fotovoltaice de sine stt toare

Sistemele fotovoltaice de sine stttoare sun t proiectate s opereze independent de reeauade utiliti i sunt deobicei proiectate pentru a furniza cu anumite sarcini electrice CC sauCA. Aceste sisteme pot fi alimentate doar de o matrice fotovoltaica, sau pot folosi vntul, ungenerator de energ ie sau putere utilitar cum ar fi o surs auxiliar de curent electric, numitsistem hibrid fotov oltaic. Cel mai simplu tip de sistem fotovoltaic de sine stttor este unsistem direct cuplat, unde alimentarea CC a unui modul fotovoltaic, e direct conectat la osarcin CC. Din moment ce nu este nici un fel de obiect de stocare de energie electric (

baterie ) n sistemul direct cuplat, sarcina opereaz doar n timp ce este expus la soare, fcndca aceste modele sa fie adecvate pentru ap licaii comune cum ar fi elici de ventilator, pompede ap si pompe de mic circulaie pentru sistemele solare de inclzire cu ap termala.Potrivind inpedana sar cinii electrice la putere maxim de ieire a matricei fotovoltaice e o parte critic pentru sistemul de proiectare . [4]


10/12

10

Figura.6 .Posibilitile de utilizare a energiei solare

Fotovoltaice sub iri de film (thin-film)

Modulele fotovoltaice subiri de film ( thin-film) sunt fabricate prin depozitarea unor straturi

foarte subiri de ma terial semiconductor pe o sticl sau straturi subiri de oel inoxidabil intr -ocamer de vid. Un proces de trasare cu l aser e folosit pentru a separa i lega conexiunileelectrice ntre celulele individuale intr-un modul. Materialele fotovoltaice subiride film (thin- film) ofer o mare promisiune pentru reducerea materialor necesare i costurie de producie pentru modulele i sistemele fotovoltaice .


11/12

11

Tipuri de celule fotovoltaice:

Celule monocristaline de silicon: Create fo losind celulele tiate dintr-un cristal cilindric de silicon, acesta este cea mai

eficient tehnologie fotovoltaic. Principalul avantaj al celule lor monocristaline este eficiena

lor mai ridicat, deobicei cu 15%, dei procesul de fabricare necesar producerii siliconuluimonoc ristalin este complicat, rezultnd uor in costuri mai mari dect celelalte tehnologii.

Celulele multicristaline de silicon: Create din celule tiate dintr-un bloc de silicon recristalizat topic. La procesul de fabricare,

siliconul topit este turnat in blocuri de silicon policristali zat, aceste blocuri sunt pe urm tiatein foie foarte subiri de wafere i asamblate n celule complete. Celulele multicristaline suntmai ieftin de produs fa de cele monocristaline, datorit procesului de fabricare mai putincomplex. Oricum, ele tind s fie mai puin eficiente dect celulele monocristaline aproximativcu 12%, crend o textur granular.

Celulele de film (thin-film) : Alt tehnologie multicristalin unde siliconul este depozitat ntr-un proces continuu pe un

material de baza. La fel ca toate fotovoltaicele cristaline, ele sunt incapsulate intr-un strat deizolaie de po limer transparent cu un acoperi din fire de sticl care i n mod obinuit suntlegate de un strat de aluminiu puternic.

Silicon amorfat: Celulele de silicon amorfat sunt compuse din atomi de silicon ntr- un strat subire ,omogen

si absoarbe lumina mai eficient dect siliconul cristaliza t, deci celulele pot fi mai subiri. Dinacest motiv siliconul amorfat es te cunoscut i ca tehnologia fotovoltaic thin film. Siliconulamorfat poate fi depozitat pe un spectru larg de substraturi, ambele rigide si flexibile, care ilfac ideal pentru suprafeele curbate si modulele mpachetabile. Celulele amofate sunt, in oricecaz, mai puin eficiente decat c elulele cristaline, cu eficien aproximativ 6% mai ridicat, dar

prin urmare, ele sunt mai ieftin de produs. Costurile lor mici, le fac ideale pentru multe locaiiunde nu este nevoie de eficien ridicat, i este nevoie de costuri sczute. [3]


12/12

12

Bibliografie

[1]Energia solara ,http://descopera.ablog.ro/2010-11-29/energia-solara.html#axzz1cc8C64WF

[2]Celule fotovoltaice , http://www.promacht.ro/solar/panouri.html

[3]Celula solara , http://ro.wikipedia.org/wiki/Celul%C4%83_solar%C4%83

[4]Curs solar termic

[5] Fizica i tehnologia celulelor solare i sistemelor fotovoltaice, Bucureti: EdituraAcademiei Oamenilor tiin din Romnia, 2009

istoria energiei solare .celule fotovoltaice

Documents