* Silikony nie tylko w szkleniu strukturalnym? |
Data dodania: 29.12.11 |
W dobie stale kurczących się zasobów węgla, ropy, rosnących cen ich wydobycia, wykorzystanie alternatywnych źródeł energii stało się czymś naturalnym i nieodzownym. Wykorzystanie siły wiatru czy źródeł wód geotermalnych jest już nie tylko ciekawostką tudzież eksperymentem, ale stało się pełnoprawną alternatywą dla konwencjonalnych metod wytwarzania ciepła czy też prądu. Wśród tzw. odnawialnych źródeł energii zdecydowanie największym potencjałem pod względem ilości i dostępności odznacza się energia promieniowania słonecznego.
Przetwarzanie energii słonecznej na energię użytkową najczęściej kojarzy nam się z kolektorami słonecznymi, pozwalającymi na uzyskanie energii cieplnej. Instalacje tego typu można spotkać w zasadzie wszędzie – w każdym segmencie budownictwa. Jednak konwersja energii słonecznej na energię elektryczną, czyli fotowoltaika, to odrębna część tzw. helioenergetyki (zagadnienia związane z wykorzystaniem energii słonecznej), skupiona wokół wykorzystania zjawiska fotowoltaicznego.
Fotowoltaika (PV) dopiero na przestrzeni mniej więcej ostatniej dekady notuje bardzo dynamiczny rozwój, choć idea ta ma ponad 150 lat – zjawisko fotowoltaiczne już pod koniec lat 30. XIX wieku zaobserwował francuski fizyk Aleksander E. Becquerel. Dotychczasową przeszkodą dla bardziej powszechnego jej wykorzystania były głównie wysokie koszty technologii.
Fotoogniwo monokrystaliczne
Fotoogniwo polikrystaliczne Fot. 1. Fotoogniwa
Jeszcze do niedawna była to technologia wykorzystywana głównie dla potrzeb dość egzotycznych dla przeciętnego użytkownika, jak np. badania kosmosu. Jednak stale prowadzone prace, mające na celu obniżenie kosztów wytworzenia niezbędnych elementów systemu, również dzięki stosowaniu na etapie produkcji coraz doskonalszych materiałów wydłużających czas bezawaryjnego użytkowania instalacji, pozwoliły na „zdobycie” nowych zakresów zastosowań – ogniwa fotowoltaiczne zasilają przenośne urządzenia elektroniczne, lampy, kamery, urządzenia pomiarowe, nawigacyjne, wykorzystywane są w budownictwie, coraz śmielej podejmowane są próby ich wykorzystania w przemyśle samochodowym i lotniczym.
Jako ciekawostkę można potraktować udaną próbę pokonania kanału La Manche, która miała miejsce na początku lat 80. XX w., przez samolot napędzany silnikiem elektrycznym zasilanym tylko i wyłącznie za pośrednictwem baterii słonecznych. Instalacje fotowoltaiczne coraz powszechniej są spotykane w otaczającej nas architekturze i są postrzegane już nie tylko jako typowy „producent” energii, nastawiony wyłącznie na efektywność.
Przestały być synonimem bardzo użytecznej, „czystej” technologii, choć niekoniecznie zapewniającej estetyczne doznania. Ze względu na coraz większe możliwości technologiczne (m.in. coraz szersza gama kolorystyczna ogniw fotowoltaicznych, a nie tylko standardowe odcienie czerni, granatu, niebieskiego), jak też szerokie możliwości kształtowania modułów, są one coraz częściej wykorzystywane w nowoczesnej architekturze, nie tylko w odniesieniu do budynków o charakterze biurowym. W dobie tzw. budownictwa zintegrowanych systemów, instalacje fotowoltaiczne w technologii BIPV (ang. Building Integrated Photovoltaics) wykorzystywane są jako elementy fasad szklanych, czy też różnego typu systemów zacieniających.
Coraz przychylniej spogląda się też na wykorzystanie ogniw PV podczas prac adaptacyjno- renowacyjnych prowadzonych w obiektach już istniejących. Głównym elementem systemu przekształcającego energię słoneczną na energię elektryczną z wykorzystaniem zjawiska fotowoltaicznego są urządzenia zwane ogniwami fotowoltaicznymi (fotoogniwami).
Najprościej rzecz ujmując, każde ogniwo ma warstwę dodatnią i ujemną. Pod wpływem padających na nie promieni słonecznych pomiędzy nimi następuje przemieszczenie ładunków elektrycznych, co powoduje pojawienie się różnicy potencjałów, czyli wytwarza się napięcie elektryczne. Z uwagi na fakt, iż pojedyncze ogniwo jest w stanie wygenerować napięcie 0,5 V i moc ok. 2 W, łączy się je w moduły.
Pojedynczy moduł (panel) z reguły w zależności od wielkości, pozwala na uzyskanie napięcia od 12 do 18V i mocy od 80 do 220 W. Z kolei łączenie modułów pozwala na osiągnięcie pożądanych w codziennym użytkowaniu wartości. Uzupełnieniem całego systemu jest podłączony do paneli elektroniczny układ sterujący (regulator) oraz akumulator gromadzący energię. Niezbędna jest również przetwornica, która pozwoli na zamianę prądu o stałym napięciu na napięcie przemienne.
My jednak skoncentrujmy się na samych ogniwach (fot. 1).
Podstawowym materiałem do budowy ogniw fotowoltaicznych jest krzem. Można wyróżnić trzy najczęściej spotykane, dominujące rodzaje fotoogniw:
Rys. 1. Budowa klasycznego modułu fotowoltaicznego
Najważniejszą zaletą enkapsulacji silikonowej jest fakt, iż silikon ze swojej „natury” jest odporny na działanie UV natomiast materiały organiczne, jakimi są folie do laminacji, odporność na promieniowanie ultrafioletowe zawdzięczają zastosowanym w nich tzw. UV-blokerom. UV-blokery nie pozwalają części światła na dotarcie do ogniwa, zatem zastąpienie folii silikonem pozwala na zwiększenie efektywności modułu. Najwyższej klasy szczeliwa silikonowe produkowane przez Dow Corning służą do scalenia wszystkich warstw w obudowie, uszczelniania w ramie, stosowane są przy wypełnieniu (przede wszystkim w celu ochrony przed przegrzaniem) i mocowaniu tzw. Junction-box (J-box), czyli puszek przyłączeniowych (montowanych z tyłu modułu), jak i pozwalające na instalację całych modułów na konstrukcji wsporczej.
Do najważniejszych należy zaliczyć:
Tabela 1. Zastosowanie produktów silikonowych Dow Corning serii PV w poszczególnych fazach produkcji modułów (kliknij aby powiększyć tabelę)
Poniżej produkty do uszczelniania w ramie (z ang. „framing”):
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne więcej informacj: Świat Szkła 10/2011
|