Przez System Fotowoltaiczny w rozumieniu niniejszej publikacji należy rozumieć elektrownię słoneczną, która z wykorzystaniem paneli fotowoltaicznych realizuje przemianę energii słonecznej w energię elektryczną. Do realizacji tego zadania konieczna jest budowa układu składającego się z generatora PV (panel lub zestaw paneli fotowoltaicznych), magazynu energii wraz z regulatorem oraz falownik (przekształtnik prądu stałego w przemienny o parametrach sieci elektroenergetycznej zasilającej budynek).
W praktyce ograniczonej do budynków mieszkalnych, funkcjonują dwa systemy PV:
- autonomiczne, niedołączone do sieci (oddalone od sieci oraz z możliwym dostępem do sieci tzw. praca wyspowa),
- dołączane do sieci (rozproszone lub scentralizowane.
Schematy blokowe systemu autonomicznego i dołączanego do sieci przedstawia rysunek 1 oraz rysunek 2.
Rysunek 1. Schemat blokowy autonomicznego systemu PV.
Rysunek 2. Schemat blokowy systemu PV dołączanego do sieci.
Charakterystyka ogniwa PV
Zjawisko fotowoltaiczne polega na bezpośredniej konwersji energii promieniowania słonecznego w energię elektryczną prądu stałego. Najważniejszymi elementem systemu PV jest generator PV, zbudowany z ogniw fotowoltaicznych, których budowa przypomina budowę diody półprzewodnikowej. Pod wpływem promieniowania słonecznego wytwarza ono stałe napięcie eklektyczne. Zasadę działania oraz schemat budowy typowego ogniwa PV, wykonanego z krzemu krystalicznego przedstawiono na rysunku 3. Zaznaczono na nim złącze p-n, obszary bazy i emitera z domieszkowanego krzemu, elektrody oraz warstwę antyrefleksyjną (tzw. ARC). Elektrody przednie wykonywane są najczęściej techniką sitodruku z pasty na bazie srebra, elektrody tylne z pasty z dodatkiem aluminium.
Rysunek 3. Zasada działania ogniwa PV (a); schemat budowy typowego krzemowego ogniwa PV (b).
Pojedyncze ogniwa w celu uzyskania większych napięć łączone są w moduły a te z kolei w panele PV, dzięki czemu uzyskuje się elementy handlowe o określonych wymiarach i mocy.
Schematycznie budowę modułu oraz panelu PV przedstawia rysunek 4.
Rysunek 4. Budowa modułu oraz panelu PV.
W celu umożliwienia porównania prowadzonych prób i pomiarów paneli PV, wprowadzono tzw. warunki standardowe STC, gdzie przyjęto następujące dane:
- temperatura pomiaru 250 C,
- natężenie promieniowania E= 1000 W/m2,
- optyczna masa atmosfery AM 1,5.
