Sol Expert Solar-Experimenting kit New Generation 80004 Data Sheet

Product codes

80004

6. Fotovoltaický jev a ú

innost solárních

lánk

na sv

telné energie na energii elektrickou se odborn

nazývá „fotovoltaický jev“. Tento odborný název

je odvozen z

eckého slova „phos“ (= sv

tlo) a z jednotky elektrického nap

tí „volt“.

Princip p

ny slune

ní energie na energii elektrickou (fotovoltaický jev) objevil v roce 1839 francouzský badatel

a fyzik Alexandre Edmond BECQUEREL (1820 - 1891). Do nádoby rozd

lené pr

lin

itou st

nou vložil dv

platinové elektrody a ob

ásti nádoby naplnil elektrolytem. Poté elektrody p

ipojil k citlivému galvanometru

a nádobu sv

tlot

zakryl. Ru

ka galvanometru nevykazovala žádnou výchylku. Jakmile však sejmul s nádoby

víko (kryt) a osv

tlil elektrody, objevilo se mezi elektrodami nap

tí a tuto zm

nu zaznamenal galvanometr.

Ale teprve po více než 100 letech od objevu pana Becquerela byly vyrobeny první solární

lánky v laborato

ích firmy

Bell. To se stalo v roce 1954. A od této doby se pokoušejí v

dci na celém sv

zvýšit výkon a ú

innost solárních

lánk

innost solárních

lánk

ěř

ení, která jsou vztažná ke stanovení ú

innosti solárních

lánk

, se provád

jí ve speciálních laborato

ích.

i provád

ní t

chto testovacích m

ěř

ení musejí být dodržovány r

zné p

esn

stanovené postupy. Jedná se

nap

íklad o intenzitu osv

tlení 1000 W/m

(watt

na metr

tvere

ní) a okolní teplotu solárních

lánk

25 °C.

Krom

toho se dále kontroluje velmi p

esn

relativní vlhkost vzduchu. Pomocí t

chto m

ěř

ení lze porovnat ú

innost

a výkon r

zných solárních

lánk

od r

zných výrobc

Co je to vlastn

innost zdroj

elektrické energie? Tato ú

innost je ur

ena pom

rem dodané energie

k energii, kterou lze ze za

ízení odebrat.

íklad: Dodáme-li do za

ízení 1000 W (watt

) elektrické energie a budeme-li z n

ho moci odebírat pouze 100 W,

pak bude ú

innost tohoto za

ízení 10 %.

i nej

ast

ji používané druhy k

emíkových solárních

lánk

a jejich ú

innost

Druh solárního

lánku

Provedení (materiál)

innost

Amorfní

Napa

ená k

emíková vrstva

Až 7 %

Polykrystalický

emíkové desky (pláty)

Až 16 %

Monokrystalický

emíkové desky (pláty)

Až 20 %

Co se tý

e ceny, pak jsou nejlevn

jší solární

lánky z amorfního k

emíku, které mají nejnižší ú

innost a jednu

velkou nehodu, nebo

ztrácejí po uplynutí n

kolika let zna

nou

ást svého výkonu. Polykrystalické a

monokrystalické solární

lánky udrží sv

j p

vodní výkon až 25 let. Tyto

lánky jsou sice dražší, ale díky jejich velmi

dlouhé životnosti (stabilit

výkonu) se po

izovací náklady brzo navrátí.

7. Výroba solárních

lánk

Základní materiál, ze kterého se solární

lánky vyráb

jí, je

istý k

emenný písek. Z hrubého k

emenného písku

se nejprve odstraní ne

istoty a poté se z n

ho vyrobí speciálním postupem k

emíkové bloky (k

emík je polokov

a pat

í mezi takzvané polovodi

e).

Monokrystalické solární

lánky: U solárních

lánk

z monokrystalického k

emíku se používá k jejich výrob

tažení monokrystalu z kelímku. Po pono

ení krystalu k

emíku do horkého roztaveného k

emíku se roztavený k

emík

spojí s krystalem k

emíku a tento krystal se poté pomalu vytahuje z kelímku. Tímto zp

sobem vznikají k

emíkové

e (bloky) o délce p

es jeden metr.

Polykrystalické solární

lánky: U solárních

lánk

z polykrystalického k

emíku se používá k jejich výrob

odlévání horkého roztaveného k

emíku do forem, které jsou poté pozvolna ochlazovány.

I v tomto p

ípad

stejn

jako p

i výrob

solárních

lánk

z monokrystalického k

emíku vznikají k

emíkové ty

(bloky).

Nyní se tyto k

emíkové ty

e roz

ežou na tenké desky (s tlouš

kou menší než 0,5 mm). Poté se tyto k

emíkové

desky vyhladí leptáním a broušením.

Nakonec jsou ob

strany t

chto k

emíkových desek infundovány neboli zne

išt

ny atomy jiných prvk

. Tímto

infundováním se docílí toho, že bude jedna strana k

emíkové desky opat

ena kladnou hradlovou vrstvou (pozitivní

„p“) a druhá zápornou hradlovou vrstvou (negativní „n“), což bude mít za následek, že po osv

tlení solárního

lánku

ne solárním

lánkem protékat elektrický proud. Spodní strana k

emíkové desky (kladná hradlová vrstva)

se ješt

potáhne tenkou hliníkovou vrstvou p

es celou plochu. Tato hliníková vrstva tvo

í plus (+) kontakt solárního

lánku.

Horní strana k

emíkové desky se rovn

ž potahuje hliníkovou vrstvou, ale v tomto p

ípad

ne p

es celou plochu

emíkové desky. Aby mohlo na tuto vrstvu infundovaného k

emíku dopadat sv

tlo (slune

ní zá

ení), jsou tyto

hliníkové vrstvy provedeny pouze jako úzké vodivé dráhy, které horní stranu k

emíkové desky zakrývají pouze

áste

Jako poslední krok se provede p

ipájení pájecích o

ek na hliníkové vodivé dráhy na horní stran

emíkové desky.

Tato pájecí o

ka p

edstavují minus (–) kontakt solárního

lánku. Moderní solární

lánky mají velikost 6 " (palc

8. Princip p

ny sv

telné energie na energii elektrickou

tlo je vlastn

elektromagnetické vln

ní, které se skládá z nepatrných nosi

čů

energie, které nazýváme fotony.

Dopadnou-li tyto fotony na povrch solárního

lánku, dochází k uvoln

ní elektron

na záporné (negativní „n“)

hradlové vrstv

emíkové desky. P

ipojíme-li k solárnímu

lánku elektrický spot

ebi

(motor), pak za

nou tyto

elektrony putovat p

es elektrický spot

ebi

ke kladné (pozitivní „p“) hradlové vrstv

emíkové desky,

ímž dojde

k vytvo

ení uzav

eného elektrického proudového okruhu.

Na kontaktech jednotlivých solárních

lánk

lze podle jejich kvality zm

ěř

it stejnosm

rné nap

tí v rozsahu od 0,5

až do 0,65 V. Rozm

ry solárního

lánku ur

ují velikost elektrického proudu, který lze solárního

lánku odebírat.

íklady použití solárních

lánk

(panel

, modul

)

Velké solární moduly (které se skládají z v

tšího po

tu solárních

lánk

) se používají bu

k napájení elektrických

spot

ebi

čů

, které je nezávislé na elektrické ve

ejné rozvodné síti, nebo jako paralelní zdroje elektrické energie (jako

solární elektrárny), které dopl

ují normální rozvodnou ve

ejnou elektrickou sí

a napájejí ji – viz následující strana

a další strana této p

íru

ky.

Malé solární

lánky se používají nap

íklad k dobíjení akumulátor

v zahradních svítilnách, v kapesních

kalkula

kách a ve svítilnách, dále jako nabíje

ky akumulátorových baterií v mobilních telefonech atd.