ebook Postępy w fotowoltaice Katarzyna Znajdek, Maciej Sibiński

Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania: 2021

„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 ebooka Postępy w fotowoltaice

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