W książce omówiono praktyczne zagadnienia związane z wykorzystaniem ogniw i modułów fotowoltaicznych jako proekologicznego, odnawialnego źródła energii elektrycznej, zarys technologii wytwarzania ogniw fotowoltaicznych, ich parametry eksploatacyjne, sprawność konwersji i koszt uzyskania jednostki energii w systemie fotowoltaicznym. Przedstawiono również podstawowe wytyczne do projektowania instalacji fotowoltaicznych.

Książka może być przydatna dla studentów uczelni technicznych i uniwersytetów, pracownikom technicznym i ekonomistom oraz inwestorom, zainteresowanym prowadzeniem działalności gospodarczej w zakresie surowców energetycznych z wykorzystaniem nowych, niewyczerpalnych źródeł energii i wszystkim zainteresowanym praktycznymi możliwościami szerokiego stosowania systemów fotowoltaicznych w Polsce.

Rozdziały:

1. Pojęcia podstawowe  7

2. Promieniowanie słoneczne – charakterystyka energetyczna i spektralna  13
2.1. Słońce  14
2.2. Energia promieniowania słonecznego  15
2.3. Promieniowanie słoneczne docierające do powierzchni Ziemi  18
2.4. Warunki nasłonecznienia w Polsce  22
2.5. Trudności związane z wykorzystaniem energii Słońca  30
2.6. Możliwości generowania energii elektrycznej z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii  31

3. Ogniwa fotowoltaiczne  35
3.1. Rys historyczny  37
3.2. Typy półprzewodników  39
3.2.1. Półprzewodnik samoistny  39
3.2.2. Półprzewodnik domieszkowany  39
3.2.3. Krystaliczny krzem  39
3.2.4. Domieszki stosowane w technologii krzemu  40
3.3. Efekt fotowoltaiczny  42
3.3.1. Generacja fotoprądu  46
3.4. Budowa ogniwa fotowoltaicznego  49
3.4.1. Przygotowanie powierzchni  49
3.4.2. Dyfuzyjne tworzenie złącza p-n  50
3.4.3. Tworzenie złącza n-p metodą implantacji jonów  50
3.4.4. Pasywacja powierzchni krzemu  50
3.4.5. Metalizacja  50
3.4.6. Osadzanie warstwy przeciwodbiciowej  52
3.5. Charakterystyka prądowo-napięciowa  54
3.5.1. Czynniki wpływające na sprawność konwersji ogniw fotowoltaicznych  60
3.5.1.1. Straty energetyczne wpływające na moc wyjściową 61
3.5.1.2. Wpływ temperatury na pracę ogniwa 62
3.5.2. MPPT – Techniki wyszukiwania punktu maksymalnej mocy  65
3.6. Krzemowe ogniwa fotowoltaiczne  69
3.6.1. Ogniwa monokrystaliczne  72
3.6.2. Ogniwa polikrystaliczne (multikrystaliczne)  76
3.6.3. EFG (Edge-Defined Film-Fed Growth)  77
3.7. Technologie cienkowarstwowe  78
3.8. Organiczne ogniwa fotowoltaiczne  83
3.9. Ogniwa słoneczne Grätzela (DSSC – Dye-sensitized solar cells)  83
3.10. Ogniwa heterozłączowe  86

4. Moduły fotowoltaiczne  89
4.1. Konstrukcja modułów  91
4.2. Etapy produkcji modułów  92
4.2.1. Łączenie ogniw  94
4.2.2. Podłoże, hermetyzacja  95
4.2.3. Warstwa antyrefleksyjna  97
4.2.4. Zabezpieczenie przed skutkami zacienienia  97

5. Systemy fotowoltaiczne  99
5.1. Systemy samodzielne (off-grid) 103
5.2. Systemy zintegrowane z siecią (grid-connected) 105
5.3. Systemy zintegrowane z budynkami (BIPV)  111
5.3.1. Elementy systemu BIPV 112
5.4. Układy nadążające za Słońcem (Tracking systems) 123

6. Koncentratory promieniowania 125

7. Sposoby magazynowania energii dla systemów PV 129
7.1. Akumulatory ołowiowe 132
7.2. Akumulatory alkaliczne 134
7.3. Akumulatory proszkowe 134
7.4. Akumulatory ołowiano-kwasowe AGM i żelowe 135

8. Testowanie, kalibracja i normalizacja w fotowoltaice 137

9. Wskaźniki właściwego doboru elementów instalacji fotowoltaicznej 143
9.1. Instalacje samodzielne (off-grid) 144
9.1.1. Jakie moduły fotowoltaiczne wybrać? 145
9.1.2. Jak określić liczbę potrzebnych modułów? 147
9.1.3. Pozostałe elementy systemu 148
9.1.3.1. Bateria akumulatorów 148
9.1.3.2. Przewody elektryczne 151
9.1.3.3. Zabezpieczenie instalacji – bezpieczniki i diody bypass 152
9.1.4. Ilość produkowanej energii elektrycznej 154
9.2. Instalacje podłączone do sieci elektroenergetycznej (on-grid) 154
9.2.1. Określenie ilości energii oddawanej do sieci 154
9.2.2. Inwertery 157
9.2.3. Bezpieczniki i diody bypass 162
9.2.4. Dobór przewodów elektrycznych 163
9.2.5. System operacyjny PV w budynku 164
9.2.6. Pomiar energii elektrycznej 166
9.2.7. Zabezpieczanie instalacji PV przed wyładowaniami atmosferycznymi 169
9.2.8. Monitorowanie pracy systemu PV i jego konserwacja 170
9.3. Programy komputerowe i źródła danych do projektowania instalacji fotowoltaicznych 170
9.4. Jak oszacować koszt instalacji? 172

10. Strategia rozwoju technologii fotowoltaicznych na świecie 177
10.1. Regulacje prawne 184
10.2. Krajowe i regionalne programy wspierającew poszczególnych państwach 185