„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.

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 łczesnych 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 4.4. Literatura 186 5. Projektowanie instalacji fotowoltaicznych w praktyce 188 5.1. Zawartość projektu instalacji słonecznej 190 5.2. Mikroinstalacje 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