5.2 Mo~nosti vyu~itia slne%0Ĺ„ného ~iarenia na energetické Ĺ›%0Ĺ„ely VĹĽhody a nevĹĽhody vyu~ívania slne%0Ĺ„ného ~iarenia VĹĽhody slne%0Ĺ„ného ~iarenia: - je >ahko dostupnĹĽm obnovite>nĹĽm zdrojom energie (nie je potrebná ea~ba, je zadarmo) - jeho vyu~ívanie nezaea~uje ~ivotné prostredie - rovnomernejaie rozlo~enie v porovnaní so svetovĹĽmi zásobami tradi%0Ĺ„nĹĽch a vy%0Ĺ„erpate>nĹĽch palív, akĹĽmi sĹ› ropa, uhlie, zemnĹĽ plyn. NevĹĽhody: - mnohonásobne ni~aia koncentrácia energie, spôsobená pomerne nízkou Ĺ›%0Ĺ„innoseou premeny energie (na 1 MW fotovolt. elektrárne je potrebnĹĽch cca 2-3 ha pôdy). Aj preto nemo~no zatia> na základe doterajaích poznatkov pova~ovae slne%0Ĺ„nĹ› energiu za rovnocennĹ› náhradu fosílnych zdrojov. - nestála disponibilnose 1 Princípy premeny slne%0Ĺ„nej energie na inĹ› formu Existuje nieko>ko princípov premeny slne%0Ĺ„nej energie na inĹ› formu energie, naj%0Ĺ„astejaie je to premena na: 1) elektrickĹ› energiu a) priamou formou - princíp spo%0Ĺ„íva vo vyu~ití fotoelektrického javu vo fotovoltickĹĽch %0Ĺ„lánkoch, ktoré priamo premieHajĹ› slne%0Ĺ„nĹ› energiu na energiu elektrickĹ› b) nepriamou formou - princíp spo%0Ĺ„íva v premene energie Slnka na tepelnĹ› energiu a následnĹ› premenu pomocou vhodnĹĽch zariadení (solárno-termickĹĽch) na elektrickĹ› energiu - Ĺ›%0Ĺ„innose nepriamej premeny slne%0Ĺ„nej energie je vyaaia ako pri fotovoltickĹĽch systémoch, tak~e mô~eme dosahovae vyaaie vĹĽkony na jednotku plochy slne%0Ĺ„nej elektrárne. 2) tepelnĹ› energiu - premena energie Slnka na tepelnĹ› energiu pomocou kolektorov (kvapalinové, vzduchové) 2 5.2.1 Premena slne%0Ĺ„nej energie na elektrickĹ› priamou formou fotovoltické elektrárne FotovoltickĹĽ (solárny) %0Ĺ„lánok je ve>koploaná polovodi%0Ĺ„ová sĹ›%0Ĺ„iastka, ktorá priamo premieHa slne%0Ĺ„nĹ› energiu na energiu elektrickĹ› pomocou fotoelektrického javu. Fotovoltické %0Ĺ„lánky majĹ› mnoho uplatnení. Pou~ívajĹ› sa na napájanie malĹĽch zariadení (napr. kalkula%0Ĺ„ky, nabíja%0Ĺ„ky, svietidlá, ...), v kozmickom priemysle (umelé dru~ice) a taktie~ vo ve>kom sa za%0Ĺ„ínajĹ› vyu~ívae v energetickom priemysle. 3 FotoelektrickĹĽ jav historickĹĽ vĹĽvin PrvĹĽmi experimentami, pri ktorĹĽch bol pozorovanĹĽ fotoelektrickĹĽ jav sa zaoberal francĹ›zskĹĽ fyzik Becquerel od roku 1839. Jeho FV %0Ĺ„lánok bol zalo~enĹĽ na kovovĹĽch elektrĂłdach ponorenĹĽch v elektrolyte. Pri ich vystavení slne%0Ĺ„nému ~iareniu pozoroval zvĹĽaenie napätia na nich. - v roku 1877 Adams a Day, vyrobili prvĹĽ pevnĹĽ fotovoltickĹĽ %0Ĺ„lánok zo selénu - v roku 1883 Fritts vyrobil %0Ĺ„lánok s Ĺ›%0Ĺ„innoseou 1 %. - na alaí vĹĽvoj FV technolĂłgie malo zásadnĹĽ vplyv teoretické objasnenie fotoelektrického javu Albertom Einsteinom v roku 1905 - pre technolĂłgiu modernĹĽch kremíkovĹĽch %0Ĺ„lánkov bola vĹĽznamnĹĽm objavom metĂłda vĹĽroby %0Ĺ„istého monokryatálu kremíka, ktorĹ› vyvinul Poliak Jan Czochralski v roku 1916 4 http://www.eia.gov/kids/energy.cfm?page=tl_photovoltaic FotoelektrickĹĽ jav historickĹĽ vĹĽvin - v polovici 50. rokov 20. storo%0Ĺ„ia sa odatartoval vĹĽvoj polovodi%0Ĺ„ov. HlavnĹĽ prvok na vĹĽrobu polovodi%0Ĺ„ovĹĽch materiálov je kremík, ktorĹĽ je na zemskom povrchu vo ve>kom mno~stve. - v roku 1954 vznikol prvĹĽ kremíkovĹĽ (Si) fotovoltickĹĽ panel s P-N prechodom a s Ĺ›%0Ĺ„innoseou do 7 % - prvé skuto%0Ĺ„né zdroje energie na princípe priamej premeny slne%0Ĺ„nej energie na elektrickĹ› boli vyrobené a~ v rokoch 1955-58 a pou~ité pre dru~ice Sputnik a Avantgard - komer%0Ĺ„ne sa FV %0Ĺ„lánky za%0Ĺ„ali prvĹĽ krát pou~ívae ako zdroje energie pre miniatĹ›rnu elektroniku (kalkula%0Ĺ„ky, hodinky). - silnĹĽm impulzom pre rozvoj FV energetiky bola ropná kríza v EurĂłpe roku 1973 (po arabsko-izraelskom konflikte), ktorá naatartovala proces efektívnejaej vĹĽroby a vyu~itia energetickĹĽch zdrojov. - ve>mi intenzívne sa FV systémy rozvíjali v poslednĹĽch rokoch, a to kvôli dota%0Ĺ„nĹĽm programom, ktoré spôsobili ve>kĹĽ záujem investorov o tĹ›to oblase vĹĽroby elektrickej energie. 5 http://www.eia.gov/kids/energy.cfm?page=tl_photovoltaic Princíp fotoelektrického javu Solárne %0Ĺ„lánky (v podstate ve>koploané polovodi%0Ĺ„ové diĂłdy) sa skladajĹ› z dvoch polovodi%0Ĺ„ovĹĽch (napr. kremíkovĹĽch) vrstiev: - horná vrstva kremíka je polovodi%0Ĺ„ typu N (vrstva záporne dotovaná fosfĂłrom, vodivose sprostredkujĹ› elektrĂłny), - dolná vrstva kremíka je polovodi%0Ĺ„ typu P (vrstva kladne dotovaná bĂłrom, vodivose sprostredkujĹ› tzv. diery). - dopadom slne%0Ĺ„ného ~iarenia na fotovoltickĹĽ %0Ĺ„lánok mô~e energia fotĂłnu uvo>Hovae elektrĂłny z ich väzieb v atĂłmovej mrie~ke. - uvo>nené elektrĂłny sĹ› potom vo>né pohyblivé a na svojom pôvodnom mieste zanechajĹ› kladnĹĽ náboj (dieru) - vnĹ›torné elektrické pole fotovoltického %0Ĺ„lánku spôsobuje, ~e elektrĂłny a diery sĹ› prieahované ku opa%0Ĺ„ného smeru. ElektrĂłny odchádzajĹ› k vrchnému kontaktu a diery k spodnému kontaktu (oblase N sa nabíja záporne a oblase P kladne). - dôsledkom takto vzniknutej opa%0Ĺ„nej polarity vzniká medzi vrchnou a spodnou stranou rozdiel potenciálu, ako elektrické napätie. - uzavretím elektrického obvodu, za%0Ĺ„ne spotrebi%0Ĺ„om pretekae elektrickĹĽ prĹ›d. http://www.skrea.sk/index.php?id=812 http://web.svf.stuba.sk/kat/FYZ/fyzika_ta_vola/skripta/other/opt_javy_polovodice.pdf http://elektronika.yweb.sk/ele/text/ucivo/1/d/index.html 6 http://www.jajo.sk/diplomovka/diplomovka.htm http://www.fizyka.wip.pcz.pl/docs/labs/elektrycznosc/E-19.pdf (in Poland str. 5) Volt-Ampérová charakteristika fotovoltického %0Ĺ„lánku - poskytuje základnĹ› informáciu o %0Ĺ„innosti fotovoltaického %0Ĺ„lánku - hrani%0Ĺ„né veli%0Ĺ„iny na volt-ampérovej charakteristike sĹ› napätie naprázdno (U0C) a prĹ›d nakrátko (ISC) - napätie naprázdno predstavuje maximálne napätie na %0Ĺ„lánku, ktoré je mo~né dosiahnue v prípade, ~e k %0Ĺ„lánku nie je pripojenĹĽ ~iadny spotrebi%0Ĺ„ - prĹ›d nakrátko predstavuje maximálny prĹ›d (skratovĹĽ prĹ›d), ktorĹĽ mô~e solárny %0Ĺ„lánok pri danej intenzite slne%0Ĺ„ného ~iarenia dodávae - FV modul nemá ~iaden vĹĽkon ak je v stave naprázdno a nakrátko - pre ka~dĹĽ %0Ĺ„lánok existuje na charakteristike pracovnĹĽ bod (bod maximálneho vĹĽkonu MPP), v ktorom je vĹĽkon najvä%0Ĺ„aí, t.j. pri napätí Ump a prĹ›du Imp PMPP =đ UMPP ×đ IMPP VĹĽkon ur%0Ĺ„itého fotovoltického %0Ĺ„lánku závisí na: - o~iarení, - teplote %0Ĺ„lánku, - spektre svetla. 7 Príklad U-I a U-P charakteristiky fotovoltického %0Ĺ„lánku GenerovanĹĽ prĹ›d fotovoltického %0Ĺ„lánku je priamo Ĺ›mernĹĽ od intenzity slne%0Ĺ„ného ~iarenia, %0Ĺ„i~e od mno~stva fotĂłnov dopadajĹ›cich na povrch %0Ĺ„lánku. Príklad U-I charakteristiky fotovoltického %0Ĺ„lánku Príklad U-P charakteristiky fotovoltického %0Ĺ„lánku pri zmene intenzity ~iarenia pri zmene intenzity ~iarenia 8 http://www.pvresources.com/Introduction/SolarCells.aspx Generované napätie %0Ĺ„lánku je vĹĽznamne ovplyvHované teplotou materiálu. So zvyaujĹ›cou sa teplotou napätie zna%0Ĺ„ne klesá. Tento pokles je danĹĽ teplotnĹĽm koeficientom apecifickĹĽm pre ka~dĹĽ materiál. Príklad U-I charakteristiky fotovoltického %0Ĺ„lánku Príklad U-P charakteristiky fotovoltického %0Ĺ„lánku pri zmene teploty %0Ĺ„lánku pri zmene teploty %0Ĺ„lánku Pri dlhaie trvajĹ›cej slne%0Ĺ„nej intenzite alebo zhoraenĹĽch podmienkach chladenia %0Ĺ„lánku (bezvetrie), kedy teplota vzduchu dosahuje 40 °C dochádza k zvĹĽaeniu povrchovej teploty a~ na 80 °C. Pri takto vysokĹĽch teplotách dochádza k zmene elektrickĹĽch vlastností %0Ĺ„lánku, ktoré vedĹ› k zní~eniu zaea~ovacej charakteristiky smerom k ni~aiemu napätiu. Pokles optimálneho napätia spôsobí zní~enie dodávaného vĹĽkonu. Pre FV %0Ĺ„lánky z kryatalického kremíku (c-Si) je pokles UOC okolo 0,4 %/K a pokles Ĺ›%0Ĺ„innosti 9 %0Ĺ„lánkov je pribli~ne 0,5 %/K. 10 http://solarwall.com/en/products/pvthermal/how-pvt-works.php http://www.starpakgroup.com/?page_id=1889 UMPP ×đ IMPP Ú%0Ĺ„innose FV %0Ĺ„lánku je definovaná ako podiel maximálneho vĹĽkonu %0Ĺ„lánku hđ =đ v bode MPP a vĹĽkonu dopadajĹ›cího slne%0Ĺ„ného ~iareniu (Pin). Pin Nominálny vĹĽkon fotovoltickĹĽch panelov sa udáva v jednotkách Watt peak (Wp). Jedná sa o vĹĽkon solárneho panelu pri atandardizovanom vĹĽkonnostnom teste - energetická hustota ~iarenia 1 000 W/m2, teplota 25°C a svetelné spektrum (Air Mass 1,5) zodpovedajĹ›ce slne%0Ĺ„nému ~iareniu pri prechode bezobla%0Ĺ„nou atmosférou zeme. Watt peak (Wp) je jednotka api%0Ĺ„kového vĹĽkonu solárneho panelu pri ideálnych podmienkach, tzn. ~e sa jedná o pribli~nĹĽ vĹĽkon panelu za be~ného bezobla%0Ĺ„ného letného dHa. Ú%0Ĺ„innosti jednotlivĹĽch typov fotovoltickĹĽch %0Ĺ„lánkov Spektrálne charakteristiky citlivosti FV %0Ĺ„lánkov 11 http://www.pvpowerway.com/en/knowledge/photovoltaic.html Maximal solar cell efficiency - 44.0% with multiple-junction concentrated photovoltaics. 12 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/35/Best_Research-Cell_Efficiencies.png - ~iarenie, ktoré spôsobí uvo>nenie elektrĂłnu v polovodi%0Ĺ„i vaak nemô~e bye >ubovo>né, fotĂłny dopadajĹ›ceho ~iarenia musia mae potrebnĹ› energiu - ve>kose potrebnej energie závisí od pou~itého polovodi%0Ĺ„a, pre kremík je potrebná energia 1,1 eV, %0Ĺ„o odpovedá vlnovej d:~ke 1100 nm h E" 6,626 . 10-34 J.s (Plankova konatanta) - pre generovanie prĹ›du sa teda vyu~ijĹ› iba fotĂłny s krataou vlnovou d:~kou, t.j. s vä%0Ĺ„aou energiou Vyu~ite>né spektrum ~iarenia pre %0Ĺ„lánky Si Citlivose Si %0Ĺ„lánku v porovnaní so spektrom AM 1,5 13 http://www.priklady.eu/sk/Fyzika/Kvantova-optika.alej Problémy sérioparalelnej spolupráce fotovoltaickĹĽch %0Ĺ„lánkov - kryatalické fotovoltaické %0Ĺ„lánky majĹ› zvy%0Ĺ„ajne malĹĽ vĹĽkon, rádovo jednotky wattov (1 - 2,5 W v závislosti od ve>kosti a materiálu). A tie~ ich napätie dosahuje ve>mi nízkych hodnôt, zvy%0Ĺ„ajne okolo 0,5 0,6 V. - aby sme mohli prakticky vyu~ívae energiu z fotovoltaickĹĽch %0Ĺ„lánkov, je vhodné ich spájae do skupín, do stringov - jednotlivé %0Ĺ„lánky sa zvyknĹ› spájae do série, niekedy aj paralelne, pre zvĹĽaenie prĹ›du - vaka automatizácii dnes tento proces prebieha priamo na vĹĽrobnej linke, bez zásahu %0Ĺ„loveka. Pozn.: - obvykle sĹ› vyu~ívané FV panely s vĹĽkonom 160-240 Wp. - v ideánych podmienkach majĹ› panely vĹĽstupné jednosmerné napätie cca 40 V a prĹ›d cca 5 A. Spájanie fotovoltaickĹĽch %0Ĺ„lánkov do vä%0Ĺ„aích celkov 14 http://www.taiwantrade.com.tw/EP/resources/member/11112/productcatalog/bfe467e6-1c9e-4d93-a5e6-be2df84653ec_PV_135_200_220.pdf Sériové spájanie fotovoltickĹĽch %0Ĺ„lánkov Vo vä%0Ĺ„aine dnes vyrábanĹĽch panelov sa jednotlivé %0Ĺ„lánky spájajĹ› do série. - pri tomto zapojení je vĹĽstupné napätie sĹ›%0Ĺ„tom napätí jednotlivĹĽch %0Ĺ„lánkov, a prĹ›d je takĹĽ ve>kĹĽ ako je prĹ›d generovanĹĽ v najslabaom %0Ĺ„lánku série. - je teda zrejmé, ~e ak nastane zatienenie jedného alebo viacerĹĽch %0Ĺ„lánkov (napríklad opadané lístie), tak celkovĹĽ generovanĹĽ prĹ›d v %0Ĺ„lánku mô~e poklesnĹ›e a~ na nulovĹ› hodnotu. - takĹĽmto situáciám sa dá predchádzae pomocou premoseovacej (obtokovej-bypass) diĂłdy. Tá sa pripojí paralelne k nieko>kĹĽm do série zapojenĹĽm %0Ĺ„lánkom. Ak pri takomto zapojení nastane zatienenie %0Ĺ„lánku, tak prĹ›d generovanĹĽ v nezatienenĹĽch %0Ĺ„lánkoch za%0Ĺ„ne pretekae obtokovou diĂłdou. Premoseovacia (obtoková) diĂłda pri sériovom zapojení %0Ĺ„lánkov 15 http://www.solartechnika.sk/solartechnika-32011/pracuje-vase-fotovoltaicka-elektrarna-jak-by-mela.html Paralelné spájanie fotovoltickĹĽch %0Ĺ„lánkov - rovnaké solárne %0Ĺ„lánky vaak mô~eme spájae aj paralelne, tak~e vĹĽstupné prĹ›dy sa s%0Ĺ„ítajĹ› a vĹĽstupné napätie je rovné vĹĽstupnému napätiu jedného %0Ĺ„lánku. - nastáva vaak problém pri ve>kĹĽch rozdieloch vĹĽstupnĹĽch napätí jednotlivĹĽch %0Ĺ„lánkov, kedy medzi jednotlivĹĽmi %0Ĺ„lánkami mô~u tiece vyrovnávacie prĹ›dy - v prípade zatienenia %0Ĺ„lánkov radenĹĽch paralelne nachádzajĹ› diĂłdy taktie~ uplatnenie, preto~e aj v tomto prípade zatienenĹĽ %0Ĺ„lánok pôsobí ako spotrebi%0Ĺ„. Chybné bunky v paneloch pri termometrickom meraní http://www.pvpowerway.com/en/knowledge/modules.html 16 [Hudák, J.: Diplomová práca. 2012. TU v Koaiciach] 17 ELEKTROENERGETIKA, Vol.5, No.2, 2012 , Stanislav Ilenin, Fotovoltické elektrárne Bypass diĂłdy 18 Materiály na vĹĽrobu fotovoltickĹĽch %0Ĺ„lánkov V sĹ›%0Ĺ„asnosti je najvyu~ívanejaí materiál na vĹĽrobu fotovoltaickĹĽch %0Ĺ„lánkov kremík. Pou~íva sa v nieko>kĹĽch podobách, ktoré závisia od pou~itej vĹĽrobnej technolĂłgie. SĹ› to tieto podoby: - monokryatalickĹĽ kremík, - polykryatalickĹĽ kremík - amorfnĹĽ kremík (tenkovrstvové panely). Na vĹĽrobu fotovoltaickĹĽch %0Ĺ„lánkov sa tie~ pou~ívajĹ› iné prvky %0Ĺ„i zlĹ›%0Ĺ„eniny. Patrí medzi ne napr. arzenid gália (GaAs), telurid kademnatĹĽ (CdTe), sulfid kademnatĹĽ (CdS) a v neposlednom rade rĹĽchlo sa rozvíjajĹ›ce organické zlĹ›%0Ĺ„eniny. Panely z kryatalického kremíka - kryatalické %0Ĺ„lánky získavame narezaním ingotov kremíka vyrobenĹĽch vo vysokĹĽch peciach pri teplote cca 1500 °C - kremíkovĹĽ ingot je to valec z monokryatalického alebo (alebo multikryatalického) kremíku o hmotnosti asi 100 kg, priemeru okolo 14 cm a d:~ke cez 80 cm - klasické kryatalické %0Ĺ„lánky majĹ› hrĹ›bku cca 0,3 mm, KremíkovĹĽ ingot je rozrezanĹĽ na tenké doati%0Ĺ„ky 19 http://www.solarna-technika.sk/component/content/article/48 http://www.solarenvi.sk/s11article10.html Panely z monokryatalického kremíka - sĹ› najdrahaie, majĹ› vaak najlepaiu Ĺ›%0Ĺ„innose. NevĹĽhoda - najĹ›%0Ĺ„innejaie sĹ›, ke na nich slnko svieti kolmo - pri difĹ›znom ~iarení sa Ĺ›%0Ĺ„innose zni~uje. Panely z polykryatalického kremíka - sĹ› lacnejaie, mierne ni~aia Ĺ›%0Ĺ„innose, sĹ› vaak ove>a citlivejaie aj na difĹ›zne svetlo - svetlo nemusí svietie priamo. MonokryatalickĹĽ a polykryatalickĹĽ c-Si %0Ĺ„lánok V monokryatalickom %0Ĺ„lánku majĹ› vaetky kryatály kremíku rovnakĹ› orientáciu (podobne ako v diamante), v polykryatalickom %0Ĺ„lánku sĹ› vidite>né rôzne orientované kryatály kremíku. Investi%0Ĺ„né náklady monokryatalickĹĽch a polykryatalickĹĽch panelov na watt vĹĽkonu sĹ› pribli~ne rovnaké, ale polykryatalické panely budĹ› o nie%0Ĺ„o vä%0Ĺ„aie, ne~ zodpovedajĹ›ce monokryatalické panely. http://www.urbanix.eu/SOLAR.php 20 https://solarjuice.com/blog/pv-panels/monocrystalline-vs-polycrystalline/ Amorfné panely - amorfné moduly sa vyrábajĹ› vo vákuovej komore pri teplote cca 200 °C, kde naparovaním nanáaame vrstvu amorfného kremíka na sklo, plast %0Ĺ„i kovovĹ› fĂłliu - amorfnĹĽ kremík sa nanáaa vo vrstve 0,001 mm (odtia> názov tenkovrstvá technolĂłgia). - vĹĽroba amorfnĹĽch modulov je teda lacnejaia a materiálovo a energeticky menej náro%0Ĺ„ná oproti kryatalickej technolĂłgii. - majĹ› najni~aiu Ĺ›%0Ĺ„innose, sĹ› najlacnejaie, najmenej citlivé na smer dopadajĹ›ceho svetla AmorfnĹĽ %0Ĺ„lánok AmorfnĹĽ panel pri peknom po%0Ĺ„así a pri da~di Pozn.: Panely z amorfného kremíka menia odtiene, ich farba závisí od aktuálneho po%0Ĺ„asia a uhla poh>adu. 21 Porovnanie materiálovĹĽch a energetickĹĽch vĹĽdajov na vĹĽrobu tenkovrstvovĹĽch (v>avo) a kryatalickĹĽch (vpravo) %0Ĺ„lánkov 22 VĹĽrobnĹĽ proces fotovoltickĹĽch %0Ĺ„lánkov a modulov z kryatalického kremíka 1) KremíkovĹĽ ingot je vĹĽchodzím materiálom. Je to valec z monokryatalického (alebo multikryatalického) kremíku o hmotnosti asi 100 kg, priemeru okolo 14 cm a d:~ke cez 80 cm. Kremík s prímesou bĂłru (polovodi%0Ĺ„ typu P) musí sp:Hae ve>mi prísne kritéria - 1 atĂłm bĂłru pripadá pribli~ne na 5 000 000 kremíkovĹĽch atĂłmov. 2) Rozrezanie ingotu na doati%0Ĺ„ky o hrĹ›bke asi 0,3 mm. Tieto doati%0Ĺ„ky sĹ› základom budĹ›cich fotovoltickĹĽch %0Ĺ„lánkov. Rozrezaním ingotu sa získa asi 750 doati%0Ĺ„iek o celkovej hmotnosti okolo 40 kg. Zvyaky ingotu sa vracajĹ› k roztaveniu a opätovnému spracovaniu. KremíkovĹĽ ingot (1) je rozrezanĹĽ na tenké doati%0Ĺ„ky (2). 23 http://www.cez.cz/edee/content/microsites/solarni/k41.htm http://www.1sg.sk/www/data/as/projekty/2006_2007/diamonds/zdroje_energie/webd/solarne.htm 3) Leptanie doati%0Ĺ„iek, ktorĹĽm sa odstráni poakodenie ich povrchu pri rezaní. VĹĽsledkom je textĹ›rovanĹĽ povrch. Na povrchu sa vytvorí miniatĹ›rnymi kremíkovĹĽmi pyramídami, zni~ujĹ›cimi odraz svetla. Touto operáciou sa vĹĽrazne zvyauje Ĺ›%0Ĺ„innose budĹ›ceho foto%0Ĺ„lánku. 4) Difundovanie fosforu (tĹĽm vytvorenie tenu%0Ĺ„kej vrstvy polovodi%0Ĺ„a typu N). Nahradíme niektorĹĽ atĂłm atvormocného kremíka (4 valen%0Ĺ„né elektrĂłny) päemocnĹĽm atĂłmom fosforu. Pri jeho zabudovaní do kryatálovej mrie~ky sa jeho atyri valen%0Ĺ„né elektrĂłny zĹ›%0Ĺ„astnia kovalentnej väzby a piaty elektrĂłn, ktorĹĽ sa u~ kovalentnej väzby zĹ›%0Ĺ„astnie nemô~e, zostane ve>mi slabo viazanĹĽ na atĂłm fosforu, a u~ pri pomerne nízkej teplote sa od neho odtrhne a stane sa vo>nĹĽm elektrĂłnom preto je v kremíku zne%0Ĺ„istenom fosforom nadbytok vo>nĹĽch elektrĂłnov. Tomuto typu nevlastného polovodi%0Ĺ„a hovoríme polovodi%0Ĺ„ s elektrĂłnovou vodivoseou alebo polovodi%0Ĺ„ typu N. HrĹ›bka tejto vrstvy je pribli~ne 500 nm, t.j. 0,0005 mm. Pri tejto operácii vznikne tesne pod povrchom kremíkovej doati%0Ĺ„ky prechod PN, ktorĹĽ je základom funkcie foto%0Ĺ„lánku. PôvodnĹĽ kruhovĹĽ tvar doati%0Ĺ„iek sa ore~e na atvorce so zaoblenĹĽmi rohmi. Leptaním sa na povrchu tenkĹĽch doati%0Ĺ„iek vytvára textĹ›rovanĹĽ povrch (1). Na doati%0Ĺ„kách sa potom vytvorí ve>koploanĹĽ prechod PN (2). 24 http://www.cez.cz/edee/content/microsites/solarni/k41.htm http://www.1sg.sk/www/data/as/projekty/2006_2007/diamonds/zdroje_energie/webd/solarne.htm 5) Po odstránení fosforsilikátového skla vzniknutého pri difĹ›zii je povrch pokrytĹĽ antireflexnou vrstvou. Antireflexná vrstva z nevodivého nitridu kremíka alebo oxidu titani%0Ĺ„itého (SiNx alebo TiO2) má za Ĺ›lohu zní~ie odrazivose povrchu, podobne ako textĹ›rovanie leptaním. Chráni tie~ povrch pred mechanickĹĽm poakodením. Antireflexná vrstva má hrĹ›bku asi 80 nm a je prí%0Ĺ„inou modravého sfarbenia povrchu foto%0Ĺ„lánkov. 6) Vodivé kontakty pre odber elektriny z foto%0Ĺ„lánku sa zhotovujĹ› sieeotla%0Ĺ„ovou metĂłdou. Na spodnej neosvetlenej ploche sa vytvorí hustá mrie~ka, zbernice (kontakty) na osvetlenej %0Ĺ„asti povrchu má podobu tenkĹĽch vodivĹĽch pásikov. Kontakty sa pri vysokej teplote zatavia cez antireflexnĹ› vrstvu a~ do kremíkového materiálu. Povrch doati%0Ĺ„ky pokrytĹĽ antireflexnou vrstvou má modré sfarbenie (1). Kontakty nanesené sieeotla%0Ĺ„ou sa zatavia v ~íhacej peci (2). 25 http://www.cez.cz/edee/content/microsites/solarni/k41.htm http://www.1sg.sk/www/data/as/projekty/2006_2007/diamonds/zdroje_energie/webd/solarne.htm 7) Meranie a triedenie je závere%0Ĺ„nou fázou vĹĽroby. - touto operáciou prechádza ka~dĹĽ %0Ĺ„lánok, preto~e %0Ĺ„lánky zapojené do fotovoltickĹĽch panelov musia mae pribli~ne rovnaké vlastnosti. - pri meraní sa %0Ĺ„lánok o~aruje svetlom odpovedajĹ›com slne%0Ĺ„nému ~iareniu o intenzite 1000 W/m2. ZákladnĹĽm parametrom pre triedenie je prĹ›d, generovanĹĽ foto%0Ĺ„lánkom pri napätí 0,45 V. T.j. sĹ› triedené pod>a prĹ›du v bode maximálneho vĹĽkonu Imp. 8) Jednotlivé FV %0Ĺ„lánky z kryatalického kremíku majĹ› pracovné napätie okolo 0,5 V a prĹ›dovĹ› hustotu nieko>ko desiatok mA/cm2 (H"35 mA/cm2). FotovoltickĹĽ panel vznikne sériovĹĽm a paralelnĹĽm spojením foto%0Ĺ„lánkov pod>a po~adovaného napätia a odoberaného prĹ›du. Panel je zakrytĹĽ prieh>adnou doskou a vzduchotesne uzavretĹĽ kvôli ochrane pred vonkajaími vplyvmi. Hotové %0Ĺ„lánky sa premeriavajĹ› (1) a zostavujĹ› sa z nich fotovoltické panely (2). 26 http://www.cez.cz/edee/content/microsites/solarni/k41.htm http://www.1sg.sk/www/data/as/projekty/2006_2007/diamonds/zdroje_energie/webd/solarne.htm Mechanická konatrukcia fotovoltickĹĽch %0Ĺ„lánkov Aby sa dosiahlo vysokej ~ivotnosti, musia sa %0Ĺ„lánky chránie pred ni%0Ĺ„ivĹĽmi vplyvmi okolitého prostredia. - solárne %0Ĺ„lánky sa spravidla vkladajĹ› do etylen-vinyl-acetátovej (EVA) fĂłlie - predná strana sa navyae chráni vysoko prieh>adnĹĽm, apeciálne tvrdenĹĽm sklom, aby %0Ĺ„lánky boli chránené pred vetrom, da~om, krupobitím a inĹĽmi poveternostnĹĽmi vplyvmi. SĹ›%0Ĺ„asne má sklo prepĹ›aeae na %0Ĺ„lánok %0Ĺ„o najviac slne%0Ĺ„ného svetla - zadná strana sa uzavrie viacvrstvovou, vysoko pevnou fĂłliou z umelej hmoty alebo druhou sklenenou doati%0Ĺ„kou a priestor medzi sklami sa utesní - vä%0Ĺ„aina modulov sa pre zvĹĽaenie stability a lepaiu manipuláciu opatrí kovovĹĽm rámom vä%0Ĺ„ainou z hliníka. V poslednej dobe sa vo vä%0Ĺ„aej miere za%0Ĺ„ínajĹ› pou~ívae bezrámové moduly (tzv. lamináty), preto~e sa dajĹ› racionálne montovae a okrem toho mo~no vynechaním rámu uaetrie materiál, a tak uaetrie energiu pri vĹĽrobe a tĹĽm pádom aj náklady. Mechanická konatrukcia solárneho modulu s rámom: 1. hliníkovĹĽ rám, 2. tesnenie, 3. tvrdené sklo, 4. fĂłlia EVA 5. fotovoltickĹĽ %0Ĺ„lánok, 6. vodotesná fĂłlia z umelej hmoty 27 http://www.oze.stuba.sk/oze/slnecna-energia/