Energia fotovoltaica

 

Claudia Motoc

Marius Garip

 

 

v     Notiuni introductive

v     Conversia fotovoltaica

v     Factorii de care depinde eficienta celulelor solare

v     Conversia fotovoltaica în Romania

v      Perspective în producerea curentului electric prin efect fotovoltaic

 

 

I.                   Notiuni introductive

 

a)      Epuizarea iminenta a rezervelor de combustibil fosil traditional (carbune, petrol, gaze naturale), problema majora pentru populatie.

b)      Ce trebuie facut, cu ce trebuie compensata epuizarea resurselor fosile ?

-         criza energetica la nivel mondial a stimulat pretutindeni în lume cercetarile pentru dezvoltarea si valorificarea eficienta a unor surse noi, alternative de energie.

-         Interes deosebit îl prezinta Soarele.

-         Pamantul primeste de la Soare 5180 Q=5180*2,93*10¹⁴ kWh .

-         Puterea radiata de Soare în afara atmosferei terestre are o densitate medie de 0,1353 W/cm² .

-         La nivelul solului, densitatea puterii radiate scade datorita absorbtiei si împrastierii diferitelor gaze.

c)      Posibilitati de utilizare a energiei solare prin transformarea ei în alte forme de energie decat cea electrica:

-         în energie biologica

-         în energie mecanca

-         în energie termica

d)      Calitatea unui dispozitiv de transformare a energiei solare în energie electrica se apreciaza dupa:

-         eficienta de conversie

-         pretul de cost al dispozitivului

-         durata lui de viata

 

II.                Conversia fotovoltaica

 

a)      Prezentare generala

-         Antoine Becquerel a descoperit posibilitatea generarii unui curent electric în circuit sub actiunea luminii (în 1839).

-         Frenkel (1935), Landau (1936) au dat explicatii asupra fenomenului.

-         Conversia radiatiei solare în energie electrica prin efectul fotovoltaic se realizeaza în celule solare

-         Se realizeaza direct, fara etape intermediare de transformare în caldura.

b)      Celula solara

-         dispozitiv realizat cu materiale semiconductoare.

-         clasificarea celulelor solare:

-         dupa natura neomogenitatii

–        homojonctiune

–        heterojonctiune

-         celule cu:

- semiconductoare monocristaline

- straturi subtiri

- policristaline sau amorfe

- pe baza de Si cele cu GaAs: dau eficienta de conversie ridicata 18-25%

            - CdS policristalin, Si amorf hidrogenat: au randamente mai scazute: 5-12%

 

c)      Aplicatii în care intervin celule solare ca generatoare electrice

-         generatoare izolate de mica putere (calculatoare de buzunar, radioreceptoare portabile)

-         generatoare locale de putere medie (pompe de irigatii, aparate electrocasnice, vehicule electrice)

-         generatoare de mare putere (pentru alimentarea retelei de curent alternativ)

 

III.             Factorii de care depinde eficienta celulei solare

 

O celula fotovoltaica transforma doar o parte din energia radianta în energie electrica, restul se pierde ca urmare a unei serii de procese ce se petrec în timpul conversiei:

-         procese care intervin cand energia este sub forma de radiatie (pierderi de radiatie)

-         procese care intervin dupa ce energia radianta a fost transferata semiconductorului

-         pentru fiecare proces se poate defini cate o “eficienta partiala”

·        eficienta celulei rezulta ca un produs al tuturor “eficientelor partiale”

-         patrunderea luminii prin suprafata

-         absorbtia incompleta

-         generarea purtatorilor

-         pierderi de curent datorate recombinarii

-         pierderi de tensiune

·        jumatate din energia absorbita de la soare se pierde sub forma de caldura

·        aceasta pierdere face ca maximum de eficienta sa fie în jur de 25%.

 

IV.            Conversia fotovoltaica în Romania

 

S-au facut cercetari începand din anii ’70 avand urmatoarele obiective:

-         realizarea de generatoare solare cu caracter demonstrativ

-         realizarea unei fabricatii de serie mica de baterii solare

-         dezvoltarea cercetarilor în domeniul bateriilor fotovoltaice.

În 1982 I.C.P.E. a omologat primele module fotovoltaice cu celule din siliciu monocristalin produse de I.P.R.S.. S-au facut studii privind celulele fotovoltaice lichide cu electrozi semiconductori si pentru fotoelectroliza apei. Primele baterii cu celule în strt subtire au fost realizate în perioada 1980-1984.

V.               Perspective în producerea curentului electric prin efect fotovoltaic

 

Energia electrica produsa prin tehnologie fotovoltaica s-a afirmat ca o sursa de electricitate viabila din punct de vedere economic si nu numai.

Vanzarile mondiale de sisteme fotovoltaice au atins în 1998 150 MW, dupa un deceniu în care au crescut cu 15-20% pe an.

Ajungand la o cifra de vanzari de aproximativ 1 miliard de dolari, industria fotovoltaica a stabilit noi standarde a patruns pe noi piete si si-a demostrat viabilitatea din punct de vedere economic.