Conversia Energiei Solare

Capitolul 1

Conversia energiei solare

1.1.Introducere

O tot mai mare amploare o are folosirea energiilor regenerabile, care tinde să se dezvolte tot mai mult și în cadrul instalațiilor de uz casnic.

În această lucrare voi prezenta o astfel de aplicație folosind energia provenită de la soare, care ajunge la suprafața pământului în cantități foarte însemnate, și o nouă modalitate de captare și conversie a acesteia în energie electrică ar putea rezolva problema energetică a întregii planete.

În lucrarea intitulată Proiectarea și realizarea unei instalații de iluminat curțile cu ajutorul energiei solare, ideea a pornit de la faptul că având curte mare, garaj în curte și cămară am incercat să rezolv problema iluminării acestora pe timp de noapte fără a le mai racorda la rețea, dar cu cheltuieli cât mai mici, motiv pentru care am și făcut tot felul de simulări cu diferite panouri și la anumite înclinații pentru a găsi soluția ce-a mai optimă pentru rezolvarea acestei probleme.

În urma acestor simulări am observat că radiația solară incidentă scade pe parcursul zilei când soarele nu cade perpendicular pe suprafața absorbantă a panourilor.

Atât iluminatul clădirilor cât și cel al încălzirii cu această sursă de energie câștigă tot mai mult teren în ceea ce privește utilizarea acestora, deoarece au devenit destul de fiabile și au un randament suficient de bun.

Chiar dacă energia solară este folosită de foarte mult timp, pentru producerea de electricitate aceasta a cunoscut o de doar după apariția materialelor semiconductoare și cu precădere siliciul, că este monocristalin sau policristalin acestea sunt mai rentabile în funcție de aplicații și locul în care trebuiesc amplasate.

Eficiența surselor de energie depinde de mai mulți factori cum ar fi:

puterea calorică;

emisiile emanate;

resursele naturale ale sursei;

procedeele tehnologice prin care se obține în final energia.

Factorul cheie pentru competitivitatea sistemelor de producere a electricității bazate pe energii regenerabile este prețul kilowattului-oră produs. Acest cost se calculează plecând de la prețul de investiție al sistemului de generare, de durata sa, de mărimea dobânzii la eventualul împrumut contractat și de costurile de funcționare legate de întreținere, de energia primară (care este gratuită dacă este vorba de soare, vânt …) și plătită în cazul combustibililor fosili, nucleari, etc.

Această formă de energie mai poate fi produsă pornind de la un motor diesel sau o turbină cu gaz (derivată dintr-un motor cu reacție similar celor de avion), ce antrenează un generator electric. Sursa primară de energie este, în general, reprezentată de combustibili fosili, dar se are în vedere înlocuirea acestora cu biocarburant sau biogaz.

Acest tip de energii destul de cunoscute fapt pentru care nu se va insista mult asupra lor. Principalele surse de energie din zilele noastre și care au fost folosite până în prezent le-am denumit energii convenționale. Acestea sunt cele arătate la punctul 1 adică sunt derivate ale surselor de energie fosile, cărbune, petrol, gaze naturale. Din păcate singura sursă de energie care este convențională, regenerabilă și nepoluantă în comparație cu sursele de energie convenționale are o limitare fizică. Această energie este energia produsă de hidrocentrale. Noile tipuri de energie care se vor folosi trebuie neapărat să fie nepoluante.

Consumul anual de energie este acoperit de sursele fosile dar acestea au efecte secundare cum ar fi poluarea și sunt resurse care dispar.

1.2.Energiile neconvenționale

Energiile regenerabile sunt, la scara noastră a timpului, irosite continuu de natură. Ele au ca origine razele Soarelui, nucleul Pământului și interacțiunile gravitaționale ale Lunii și ale Soarelui cu oceanele. Există energii regenerabile de origine eoliană, solară, hidro, geotermică și provenind de la biomasă.

Originea surselor de energie, este legată de procesul de formare a universului, respectiv de activitatea Soarelui.

Energia radiației solare: reprezintă energia radiantă captată la nivelul solului

Energia geotermică: reprezintă energia termică (căldura) existentă în sau sub scoarța terestră.

Energia de legătură chimică: (sub forma în care o putem măsura) este energia care se eliberează într-o reacție chimică de oxido-reducere.

Energia nucleară, este energia ce se obține din legături nucleare.

Hidroenergia, energia eoliană, și energia mareelor sunt forme de energie accesibile direct, și din această cauză, au fost folosite din cele mai vechi timpuri. Din punct de vedere cantitativ, ele ne sunt accesibile prin intermediul energiei mecanice.

Energia combustibililor fosili este o energie eliberată de aceste materiale, într-un proces de ardere, accesibilă cantitativ prin intermediul căldurii degajate în reacția de ardere.

Energia solară este o altă variantă de a limita poluarea și de asemenea este o energie care se poate folosi dar ea este cu adevărat viabilă doar în țările ecuatoriale unde temperatura este cam aceeași în timpul anului.

Sistemele de încălzire solară sunt și ele una din sursele de energie regenerabile, și ele pot reduce consumul de energie dintr-o locuință cu până la 25-35%. Sistemele de încălzire solare se împart în două tipuri: active și pasive. Un sistem de energie activă este alcătuit din trei componente: panouri solare, convertor termic și partea de depozitare.

Soarele scaldă Pământul cu o imensă cantitate de energie și este, de departe, cea mai importantă sursă de energie pentru noi. El încălzește atmosfera pământului, vaporizează apa din oceane, direcționează norii rezultați prin curenți de aer, spre continente, acolo unde își dovedesc utilitatea determinând ploile și menținând debitele râurilor. Aceasta este o modalitate directă de a folosi această energie și face parte din procesele fiziologice ce au loc pe pământ de milioane de ani.

Însă Soarele poate face “un pic” mai mult: ar putea să asigure întreaga cantitate de energie de care are nevoie o societate industrială modernă la scară mondială pentru un viitor nedefinit, ceea ce nu poate face o sursă de energie convențională. Energia solară trimisă în fiecare zi spre Pământ, un flux de energie care corespunde unei puteri de 170 miliarde MW totalizează energia pe care planeta, populată cu 6,1 miliarde de locuitori, o poate consuma în 27 de ani. Prin utilizarea a doar 1% din energia solară captată de Terra pentru o populație de circa 6 miliarde de oameni (anul 2000), ar reveni fiecărui locuitor o putere de 30 kW, cu o durată de 4-5 ore zilnic, s-ar putea produce circa 50.000 kWh pentru fiecare locuitor față de circa 3.000 kWh produși în prezent ceea ce ar putea asigura necesitățile energetice ale omenirii. Din păcate energia solară prezintă o serie de dezavantaje: concentrația de energie solară este mică, iar captarea ei se face greu, cu cheltuieli mari și este distribuită neregulat în timp și pe suprafața planetei.

Energia solară poate fi însă captată și folosită sub formă de căldură în aplicații termo-solare, sau poate fi transformată direct în electricitate cu ajutorul celulelor fotovoltaice .

Pentru a înțelege cum sistemele termo-solare captează energia solară, este important să înțelegem cum aceasta își urmează cursul de la soare spre Pământ și cum acest flux se schimbă periodic.

Soarele a produs în acest fel energie timp de aproximativ 5 miliarde de ani, însă sistemul solar este menit să dispară. În mai puțin de 5 miliarde de ani tot hidrogenul aflat în centrul său va dispărea. Noi fenomene se vor declanșa și Soarele va crește în dimensiuni: se va transforma într-o stea gigantică roșie. Pamântul va deveni atunci un adevărat cuptor: temperatura de la suprafață va atinge în jur de 2000 grade Celsius și din această cauză totul se va transforma în rocă fierbinte. Cu mult înainte de aceasta oceanele vor fi secat și întreaga viață va fi dispărut. După ultimele tresăriri, Soarele va înceta să mai crească. Materia se va contracta pentru a da naștere unei stele mici, de dimensiunea Pamântului, dar cu o densitate deosebit de mare, o pitică albă care se va stinge treptat lasând sistemul solar în frig și întuneric.

Pământul se rotește în jurul soarelui la o distanță de aproximativ 150 milioane de km. Radiațiile se transmit cu viteza de 300.000 de km pe secundă, viteza luminii. Timpul necesar pentru a ajunge pe Pământ este de aproximativ 8 min.

Fig 1.1. Rotirea în jurul soarelui la o distanță de aproximativ 150 milioane de km

1.3.Cantitatea de radiații ce ajung pe Pământ

Cantitatea de energie solară ce atinge la un moment dat un anumit loc de pe suprafața Pământului se numește constantă solară, valoarea ei depinzând de mai mulți factori. Dacă soarele este la amiază și cerul este senin, radiația pe o suprafață orizontală este de aproximativ 1000 W pe metru pătrat. Se observă scăderea constantei solare când suprafața nu este orientată perpendicular pe razele soarelui.

Pământul se învârte în jurul axei sale o dată pe zi și se rotește într-o orbită eliptică, în jurul soarelui, o dată pe an. Axa în jurul căreia se învârte Pământul este înclinată cu aproximativ 23 de grade față de verticală. Această înclinare a dat naștere anotimpurilor: privit de pe o emisferă când axa Pământului este înclinată spre Soare, acea emisferă primește mai multe radiații solare (vara). Șase luni mai târziu, când emisfera respectivă este depărtată de Soare (iarna), în cealaltă emisferă este vară, deci cantitatea de radiații solare ce va atinge Pământul în această zonă este mai mare.

Fig 1.2. Unghiul de incidență în ceea ce privește rotirea Pământului

Înălțimea la care se găsește soarele pe cer afectează și ea valoarea constantei solare.

Tehnologiile "termo-solare" folosesc căldura razelor solare pentru a produce apă caldă, energie electrică și pentru a încălzi unele locuințe. Aplicațiile termo-solare se extind de la un simplu sistem rezidențial de încălzire a apei până la stații foarte mari de generare a energie electrice.

Dacă ne gândim la Soare, ne gândim la căldura blândă pe care ne-o dă tuturor deopotrivă: pământ, ființe și obiecte. Razele infraroșii emise de Soare ating suprafețele încălzindu-le. Transferul de energie termică prin radiație are loc datorită proprietății corpurilor de a radia, în spațiul care le înconjoară, energia sub formă de unde electromagnetice și de a absorbi (parțial) asemenea radiații. Energia radiațiilor provine din energia internă a corpurilor emitore si diferă de la o radiație la alta, cea mai mare fiind aceea transportată de radiațiile infraroșii. În fapt, radiația infraroșie dirijată în cea mai mare parte de sus în jos, va încălzi solul, coeficientul de absorbție fiind crescut.

Sistemele de încălzire prin radiație implică costuri de investiție relativ mari, însă costurile de exploatare sunt mult mai reduse decât la sistemele clasice de încălzire, economiile de energie realizate fiind de cca. 35÷62%. Procentul depinde de mai mulți factori: gradul de izolare al clădirii, tipul de instalație de încălzire cu care se face comparația, aer cald sau corpuri statice, înălțimea spațiului care urmează a se încălzi etc.

În anul 1987, aproape 30% din casele din Pasadena, California (S.U.A.) aveau un sistem termo-solar de încălzire. Încălzirea solară a apei a înflorit (în S.U.A.) în timpul anilor ’70 când prețul energiei a început să crească accentuat. Datorită faptului că încălzirea apei într-o reședință poate însemna până la 40% din consumația totală de energie, încălzirea solară joacă un rol important în multe țării. De exemplu, aproximativ 1.5 mil de clădiri din Tokyo, și peste 30% dintre cele din Israel au sisteme de încălzire solară a apei. Energia termo-solară mai poate fi folosită și indirect pentru alimentarea cu aburi a unei turbine generatoare de electricitate. Aceasta metoda este foarte eficientă și competitivă. Prima aplicație comercială a acestui sistem a apărut la începutul anilor ‘80. În Statele Unite aceastã industrie este coordonată de către Departamentul American de Energie și a crescut foarte mult datorită proiectelor inițiate de acesta.

CAPITOLUL 2

Rolul climatului radiațiilor solare în proiectarea sistemelor fotovoltaice

2.1. Caracteristicile radiații solare în funcție de locul geografic

Climaul solar cât și radiațiile solare au un impact deosebit atât asupra proiectării unui sistem solar cât și asupra montajului propriu zis. Proiectanții au nevoie atât de datele solare cât și de datele legate de temperatură. Temperatura afectează performanțele unei instalații solare. Când vine vorba de utilizarea unei surse de energie alternative se pune problema corelãrii corecte a debitului de energie a unei centrale și necesarul consumatorului. Furnizorul de energie trebuie să ia in considerare o metodă de depozitare a energiei produse pentru a realiza o furnizare destul de stabilă având în vedere că energia solară nu se distribuie în mod egal în toate zonele de pe Glob și intensitatea radiației solare variază în funcție de momentul din zi. În mod ideal un proiectant ar trebui să aibe datele legate de intensitatea radiației solare pentru diferite zone ale Globului și datele legate de temperatură, măsurate la nivel de ore din zi și în funcție de anotimp. Astfel de date sunt rare și de aceea în ultimii ani s-a realizat o abordare statistică astfel incat să se umple acest gol din domeniul proiectării. Toate aceste date sunt esențiale pentru o proiectare eficientă a unui sistem solar autonom.

Fluxul radiației globale de undă-scurtă, care reprezintă energia radiată pe unitate de timp, este cunoscuta sub denumirea de iradiere, simbol G.Unitatea de mãsurã este [Wm-2] .

În mod tipic perioada de iradiere se mãsoară în ore, de unde rezultă iradiația globală în ore Gh cu unitatea de măsură [] sau [] sau în zile Gd [], sau în luni Gm [] pe lună sau pe lună. Iradiația medie zilnică dintr-o lună este notata cu (Gd)m .

Constanta solară I0 reprezintă iradierea la nivelul atmosferei a razei solare la distanța solară medie.Valoarea acceptată este 1367 Wm-2. Distanța Pămantului față de soare se modifică pe parcursul anului datorită mișcării de revoluție. Simbolul folosit pentru corectarea acestei distanțe medii este . Iradierea extraterestră normală este deci [Wm-2].

Proiectanții din domeniul fotovoltaic se confruntă în esență cu problema de a realiza o performanță optimă în conversia energiei naturale în energie electrică prin realizarea de materiale cât mai sensibile la radiațiile solare astfel ca perechile de purtători de sarcină, în speța electron-gol, să se genereze cât mai ușor. Trei situații de bază în ceea ce privește claritatea cerului, pot fi identificate: cer senin, cer parțial senin sau cer inorat. Statistici legate de perioade de înorare și de însorire, care în ultima vreme sunt destul de dispoinibile pe site-uri de profil, vin cu informații de mare importanță în proiectarea unui sistem în funcție de zona de amplasare a lui și ne informează cu privire la viabilitatea realizării unei astfel de instalații intr-o anumită zonă având în vedere cantitatea de radiiații anuală.

Radiația solară globală a cerului senin poate fi calculată folosind modelul ESRA(European Solar Radiation Atlas) a cerului senin. Modelul necesită introducerea latitudinii zonei care se deorește a se analiza, data din an, care determină geometria solară și claritatea atmosferei.

Fig. 2.1. Modelul ESRA al iraderii în condiții de cer senin la nivelul mării și distanța medie solară petru un interval al factorului Linke intre 2 și 8 . [4]

Figura 2.2 arată calculul raportat la ore din zi a iradiației globale, iradiației directe și difuze în condiții de cer senin la latitudinea de N în 30 aprilie. Factorul de nebulozitate Linke a fost fixat la 3 pentru acest exemplu. Acest exemplu reprezintă un cer senin aproape ideal. Dacă se realizează același calcul, zi de zi pe tot parcursul anului și după aceea se realizează integrarea valorilor in funcție de oră, se poate estima modelul anual al iradiației zilnice in condiții de cer senin, la această latitudine, la orice nivel de claritate al atmosferei, vezi figura 2.3.

Fig. 2.2. Estimarea iradiației orizontale zilnice în condiții de cer senin la nivelul mării în diferite sezoane, la o latitudine de .[12]

Fig. 2.3. Iradiația globală zilnică în condiții de cer senin care cade pe o suprafață orizontală, calculată la 4 altitudini diferite și pentru un factor Linke de 3.5.[12]

2.2. Analiza cantitativă a radiației solare pentru proiectarea fotovoltaică

Proiectanții sistemelor fotovoltaice încearcă să extragă eficiență economică maximă dintr-o astfel de investiție pe intreaga durată de funcționare a instalației respective. O metodă de a realiza acest lucru este incercarea de a mări densitatea energiei iradiate prin orientarea panourilor solare către soare, dar trebuie ținut cont și de faptul că orientarea optimă depinde și de perioada din an. Valoarea energiei utile care este folosită de cãtre utilizator variază de asemenea, cu perioada din an mai ales pentru sistemele fotovoltaice autonome. De exmplu, dacă energia elecrică este folositã pentru iluminat, perioada de noapte când este nevoie de ilumintat va varia în funcție de perioada din an. Deci alegerea orientării optime pentru colectori necesită o analiză detailată. Un proiect trebuie să mai aibe în vedere și posibilele inerferențe ale mediului înconjurător asupra panourilor colectoare. Umbrirea parțială a panourilor fotovoltaice este de asemenea nedorită. Deci este nevoie de o înțelegere mai detailată a geometriei mișcării solare. Iradiația globală pe o suprafață înclinată poate fi calculată numai dacă poate fi impărtiță în componenta ei clară și difuză la nivel de ore. Proiectantul are de-a face cu un sistem de intrare tridimensional. Capacitatea lui de a inter-corela gometria mișcării solare cu fluxurile de energie este importantă.

Serviciile de meteorologie naționale au ca scop să furnizeze date generalizate pentru zonele pe care le acoperă. Munca lor are două componente principale:

prezicerea pe termen lung și termen scurt a vremii

furnizarea de sfaturi și date climatologice

Datele climatologice legate de fluxul radiațiilor solare în anumite zone ale globului erau colectate în trecut cu ajutorul observațiilor terestre prin intermediul unor dispozitive specializate. În ultima perioadă se folosește extensiv observațiile prin satelit pentru a determina datele solare la nivelul solului. Datele din satelit, spre exemplu, formează o componentă crucială a bazei de date cu materiale despre radiiațiile solare disponibilă pentru utilizatorii programului SoDa-IS 2003. Hărțile radiiațiilor solare din ESRA 2000 sunt realizate din date colectate prin satelit și prin observații de la sol.

Proiectarea fotovoltaică depinde de corelarea informațiilor climatologice cu cerințele detailate ale proiectului. Golul dintre informațiile furnizate de un serviciu național de meteorologie și informațiile de care are nevoie un proiectant din domeniu este destul de mare. Partea care urmează scoate în evidență câteva dintre metodologiile disponibile pentru a furniza proiectanților informații cantitative necesare pentru a adresa diferite cerințe din proiectare.

În cazul panourilor înclinate, radiația incidentă este formată din trei componente: unda de radiație directã, radiația difuză de la cer și radiația reflectată de la sol.

2.3.Calculul geometriei solare

Calculul geometriei solare este adesea util. Acest calcul este esențial pentru a alege atât înclinația cât și orientarea panourilor solare cât mai eficient, cât și pentru a putea lua în considerare posibilele umbriri sau obstrucții asupra luminii soarelui care ar putea să apară pe parcursul zilei și care ar împiedica radiațiile solare să ajungă pe întreaga suprafață a panoului solar. Această secțiune descrie calculul mișcării soarelui așa cum este văzut el de oriunde de pe Pămant.

Traiectoria zilnică pe care o urmează soarele depinde de latitudinea zonei respective și de data din an. Variabila de intrare de bază în estimarea trigonometrică a geometriei solare este înclinația solară.

Diferite sisteme de timp sunt introduse în practică. Timpul folosit în mod cotidian diferă de timpul solar. Timpul solar este determinat în funcție de mișcarea soarelui. Momentul în care soarele are cea mai mare înălțime pe cer este definit ca amiaza solară. Amiaza solară în orice loc de pe glob apare în momentul în care soarele traversează meridianul nord-sud.

Timpul mediu local (LMT), deseori numit timpul orar sau timpul civil, diferã de timpul local aparent(timpul solar,LAT).Diferența depinde de longitudinea locului, longitudinea de referință a zonei orare folosite și data precisă din an. Majoritatea observațiilor climatice sunt realizate în timp sinoptic. Oră de oră se realizează observații cu privire la radiațiile solare și intensitatea luminoasă a razelor solare.

Ecuația timpului este diferența exprimată în timp dintre prânzul solar la longitudinea de și 12:00 GMT în acea zi. Calculul ecuației timpului necesită ca și variabilă de intrare numărul zilei din an. Aceasta este după aceea convertită în unghiul zilei repsective din an. Ecuația timpului(EOT) este calculată în felul următor:

[ore] (2.1)

și după aceea timpul local aparent LAT

[ore] (2.2)

unde: – J’ este unghiul de zi din an în grade,

este longitudinea zonei respective, tot în grade,

este longitudinea de referință a zonei în care este situat locul, tot în grade și c este un factor de corecție a timpului de vară măsurat in ore.

2.4. Determinarea trigonometrică a geometriei solare

Două unghiuri sunt folosite pentru a defini poziția unghiulară a soarelui văzută dintr-un anumit punct de pe suprafața Pământului (Fig 2.4):

Fig. 2.4. Definirea unghiurilor folosite pentru a descrie poziția solară (și ), orientarea și înclinația plăcii iradiate ( si ), unghiul de incidență () și unghiul de umbră orizontal ().[12]

Altitudinea solară. Aceasta este inălțimea unghiulară a centrului discului solar deasupra planului orizontal.

Azimutul solar. Acesta este unghiul orizontal dintre planul vertical care conține centru discului solar și planul vertical care trece prin planul inițial cu o direcție de la nord la sud. Este măsurat ca venind dinspre sud în emisfera nordică, în sensul acelor de ceasornic referindu-ne la polul nord.Este măsurat dinspre nord în emisfera de sud, invers acelor de ceasornic referindu-ne la polul sud.Valorile sunt negative înainte de amiaza solară și pozitive după.

Alte patru unghiuri importante sunt:

Unghiul solar de incidență pe un plan de înclinație și pantă . Acesta este unghiul dintre normala la planul pe care razele solare ajung și linia de la suprafața care trece prin centrul discului solar. Cosinusul lui este folosit pentru a estima unda iradiantă incidentă pe suprafața plană față de iradiația normală la plan.

Unghiul de umbră vertical, câteodatã numit și unghiul de profil vertical. Aceasta este direcția unghiulară a centrului discului solar, așa cum apare pe graficul unei secțiuni verticale cu o anumită orientare.

Unghiul de azimut solar marginit , adeseori numit unghiul de umbră orizontal. Acesta este unghiul dintre planul vertical care conține normala la suprafață și planul vertical care trece prin centrul discului solar. Cu alte cuvinte, este unghiul calculat de pe planul orizontal dintre direcția soarelui și direcția normalei la suprafața planului (vezi Fig. 2.5).

Fig. 2.5. Definirea unghiului de umbră vertical și unghiul

de umbră orizontal .[20]

Urmatoarea ecuație este folositã în Atlasul Radiatiilor Solare European (ESRA) pentru calcularea valorilor medii reprezentative a înclinației în funcție de anul format din 365 de zile:

(2.3)

unde: J’ este unghiul de zi în radian (sistemul Iulian de numerotare a zilelor ).

Valorile înclinațiilor medii lunare pot fi obținute pentru fiecare lună integrând valorile inclinațiilor zilnice pe parcursul fiecărei luni și luan valoarea medie.Fiecare medie poate fi asociată cu o medie lunară a unei date reprezentative de proiectare. Tabelul 2.1 arată valorile climatologice recomandate a înclinațiilor medii pentru a fi folosite la nivelul mediu lunar. Tabelul 2.1 include ziua din lună când înclinația reprezentativă este cea mai apropiată de valoarea medie lunară.

Formule mai detailate folosite pentru calcularea înclinației solare pentru o anumită perioadă dintr-un loc anume intr-un anumit an sunt disponibile, cum ar fi de exemplu algoritmul Bourges, care este recomandat de a fi folosit de ingineri pentru a obține date exacte în ceea ce privește înclinația pentru anumite zile din anumiți ani. Proiectanții celulelor solare nu au nevoie în general de o acuratețe atât de mare, doar în condițiile în care folosesc sisteme de concentrare a undei solare foarte rafinate.

2.5.Calculul altitudinii solare și a unghiurilor de azimut

Aceste două unghiuri care au fost definite mai înainte, depind de momentul din zi t, măsurat în ore LAT după ceasul normal de 24 ore. Pentru calculul trigonometric solar care urmează, timpul este exprimat printr-un unghi de ore unde:

grade (2.4)

unde: – t este timpul solar în ore(LAT).

Unghiul altitudinii solare se obține din:

(2.5)

unde: este latitudinea locației. Unghiul de azimut solar este obținut din :

(2.6)

Dacă atunci ;dacă atunc .

Ambele formule din ecuația (2.6) sunt necesare pentru a determina unghiul de azimut în cadranul corect în programele de calculator. Unghiul orei de apus,, este calculat prin setarea altitudinii solare la zero în ecuația (2.5). poate fi determinat în felul următor:

(2.7)

Lungimea unei zile astronomice este deci ore. Lungimea zilei este o variabilă importantă de proiectare.

Fig. 2.6. Variația anuală a lungimii unei zile astronomice

pentru patru latitudini.[12]

Unghiul de incidență al undei solare, , pe o suprafață de înclinație și unghi de azimut la suprafață se determină cu ajutorul altitudinii solare și a unghiurilor de azimut. Unghiul de azimut solar mãrginit trebuie calculat prima oară, folosind ecuația 2.8.

(2.8)

unde: este unghiul de azimut solar și este unghiul de azimut la suprafață. Dacă atunci ; daca atunci .

Odată ce unghiul de azimut solar mãrginit a fost calculat, unghiul de incidență poate fi calculat folosind ecuația (2.9). O valoare negativă semnifică faptul că soarele este în spatele suprafetei și atunci valoarea este de obicei setată la 0:

(2.9)

Un parametru geometric util folosit în proiectare este unghiul de umbră vertical pentru că se aliniază la practici inginerești standard de proiectare. Poate fi determinat cu formula următoare:

(2.10)

Dacă , ,pentru o suprafață verticală; daca atunci soarele luminează suprafața verticală paralelă opusă. Unghiul de umbră orizontal este identic cu .

2.6. Determinarea înclinației la amiază și a geometriei

Anumite ori când lucrăm cu date pentru anumite zile sau când realizăm observații la fața locului, este util să folosim o formulă mai exactă pentru a estima înclinația. Formula lui Bourges este simplu de aplicat. Este adecvat să acceptăm înclinația de la amiază ca reprezentativă pentru toată ziua:

grade (2.11)

unde:

radiani, radiani

zile,

(2.12)

unde: – este longitudinea(pozitiva la est),

Y este anul întreg,

INT este partea întreagă a expresiei

J reprezintă zilele după modelul Iulian de la 1 pana la 365 și de la 1 la 366 în ani bisecți.

Capitolul 3

Principiul de funcționare al celulelor solare

3.1. Randamentul termodinamic

Formulele ideale ale randamentului termodinamic sunt simpliste atunci când sunt bazate pe principile termodinamici. Ne vom referii însã doar la trei dintre ele acestea implicând doar temperaturile.

Ta-temperatura mediului înconjurator

Ts-temperatura pompei

Tc-temperatura celulei solare care transformă radiația primită în electricitate

Având aceste temperaturi le vom calcula randamentul:

Randamentul Carnot (3.1)

Randamentul Curzon-Ahlborn (3.2)

Randamentul Landsberg (3.3)

Randamentul foto-termal a lui Műser (3.4)

Nu toate numele asociate acestor formule sunt din punct de vedere al apartenenței corecte: de exemplu formulele (3.2) și (3.3) au avut alți autori care au avut un punct de vedere crucial în elaborarea acestor formule.

În fig. 3.1 este prezentată curba celor patru randamente care au toate ca punct de start și se terminã în punctul Ta=Ts. Din punct de vedere termodinamic nici un randament nu a reușit sã depășească randamentul Carnot. Valorile apropiate de Ta=5760-5770 par a da cea mai bunã imagine în studierea spectrului solar și a totalului de energie primitã de Pãmânt, însa și valoare 6000K permite acest lucru dar cu rezultate de o acuratețe mai mică. Utilizand valorile Ts și Ta=300K drept temperatura Terrei va rezulta:

Dacă Ts=Ta=TC rezultă că una dintre temperaturi se află la egalitate cu alta ceea ce teoretic ar trebui să ducã la anularea randamentelor.

În calculul randamentelor termodinamice de mai sus se utilizează doar temperaturile acest lucru putându-se vedea în rezultatele experimentelor. Pentru realizarea unuia dintre calculele randamentelor este necesară o bandă interzisă pentru a ne duce din starea termodinamică în starea solidă. Fotonii incidenți pot excita electronii dealungul acestei benzi interzise acestia permițând celulei solare să producă curent electric în timp ce electronii circulă în continuare. Rezultatele termodinamice prezentate mai sus au fost obținute luând în considerare curentul și fluxurile entropice.

3.2. Celulele solare realizate din Siliciu Amorf

Un progres important ce a avut loc de-a lungul ultimelor douã decenii în îmbunãtãțirea performanțelor celulelor solare bazate pe siliciu amorf și producerea acestuia la scara industrialã. Celulele solare realizate din siliciu amorf au ajuns sa producã anual un vârf promițãtor de 40MW. Progresul celulelor solare realizate din siliciu amorf se datoreazã materialelor îmbunãtãțite, tehnologiei moderne de realizare și nu în ultimul rând a spațiului de depozitare a acestora. În prezent sunt peste 40 de proiecte de cercetare în acest domeniu atât din partea unor universitãți cât și a laboratoarelor independente.

Dezvoltarea celulelor solare din siliciu amorf s-a facut pe mai multe fronturi. Îmbunãtãțiri continue au fost facute în materialele din (a-Si:H) prin studiul condițiilor de depunere pentru plasma indusã descompusã în Silan , acesta fiind un proces care se refera la vaporii depuși din plasmã.

Un alt lucru care a dus la dezvoltarea aliajului de Siliciului Amorf Hidrogenizat pentru celulele solare a fost descoperirea faptului cã benzile interzise pot fi modificate prin variația hidrogenului încorporat. Mai mult ca și în cazul materialelor cristaline banda interzisã a amestecului de Siliciului poate fi modificatã prin aliajul cu carbon sau germaniu.

3.2.1. Aliajul de Siliciu Amorf

Proprietãțile optoelectronice ale aliajului din Siliciu Amorf variazã în funcție de mai mulți parametrii și e puternic influiențat de condițiile de depunerile ale plasmei utilizate în reactoarele PECVD.

Descompunerile gazelor de evacuare provenite din procesul de fabricație sunt transmise la o frecvențã foarte mare. O sursã de gaz cum este Silanul este descompusã la impactul cu electronii intr-un amestec de radicali și în ioni descompuși care se depun pe subtraturi pentru a produce filme solide. Metoda de descompunere a materialului depus incandescent conține mai multe variabile care determinã calitatea materialelor produse: tempera-tura de substrat, presiunea, rata de scurgere a gazului, puterea plasmei distanța dintre electrozi și sursa de gaz. Ca adãugare la proprietãțile electronice ale Siliciului Amorf ,acestea pot fi afectate negativ de impuritãți cum ar fi oxigenul carbonul nitrogenul care introdus pe calea aerului duce la scurgeri reziduale de vapori de apa și contaminarea pompei de ulei.

Temperatura substraturilor controleazã reacțiile de pe suprafața de creștere astfel cã se determinã parametrul critic ce determinã calitatea materialelor. Presiunea gazelor determinã partea liberã importantã pentru contactul moleculelor de gaz și influiențeazã dacã reacțiile au loc pe suprafața de creștere sau în gaz. Rata de scurgere a gazului sursaã este un factor foarte important deoarece aceasta determinã timpul de depunere a gazului în plasma și deci afecteazã creșterea cineticã. Parghia de cuplare, rata de disociere a gazului și deci și rata de creștere a filmului. Frecvența afecteaza de asemenea natura plasmei si mai ales bombardamentul cu ioni care devine mai putin semnificativã la frecvențe foarte înalte și în microunde.

Procesul de depunere a aliajului de Siliciu Amorf constã din mai mulți pași . Primul pas are loc când moleculele de Silan și Hidrogen sunt disociate de impactul cu electroni în pãrți reactive de netroni și radicali ceea ce constituie o varietate mare de radicali și ioni de Silan și Hidrogen, Silan nereactant și un compus superior de Salin( cum ar fi bisalinul sau trisalinul. Temperatura scazutã de depunere a materialului incandescent oferã mai multe avantaje tehnologice. Nu doar cã poate fi scalat rapid pânã la producerea de module fotovoltaice cu suprafețe foarte mari, dar acest proces desemenea permite un grad ridicat de uniformizare pe suprafețe mari. Metoda de depunere a materialului incandescent este de asemenea un proces de depunere care permite schimburilor din compoziție sã fie transportate în timpul creșterii cu o precizie foarte ridicatã.

În ciuda naturii sale evoluționare, materialele din a:SI:H materialele preparate cu un conținut moderat de Hidrogen diluat prezintã un volum uniform în regiunile îngroșate. În completare la comportamentul creșterii prezentate în condițiile creșterii Si:H materialul fotocristalin însuși prezintã proprietãți optoelectronice unice.

3.2.2.Structura dispozitivelor

Celulele solare din Siliciu Amorf au fost realizate în laborator într-o largã varietate de structuri, însã cele mai comercializate au fost cele care au avut joncțiuni de tip p-i-n sau n-i-p în configurații structurale de simplu, dublu sau triplu. Majoritatea manufacturierilor oferã structuri multijoncțiuni deoarece acestea prezintã o mai buna eficacitate a stabilitãții conversiei.

Structura dispozitivelor utilizate în celulele din Siliciu Amorf pot fi categorisite în funcție de materialul subtraturilor .

În general configurãrile joncțiunilor de tip p-i-n sunt utilizate cu un substrat de sticlã pentru ca lumina sã fie incidentã pe sticla și sã treacã mai intâi prin partea “p” a stratului celulei (aceasta se referã la structura de sticlã a superstratului). Prima joncțiune este realizatã prin depunerea pe un strat subțire “ p” a unui oxid , urmat de aprox. 160 nm de strat intrinsic “i” de Siliciu Amorf Hidrogenizat și de un strat de 10nm de Si:H multicristalin cu fosforic-dopat. O altã recombinare are loc în urma depozitãrii unui alt strat subțire de 10 nm de a-SiC:H pe stratul “p”. Al doilea strat intrinsic conține 100 nm de aliaj din a:SiGe:H în care conținutul de Germaniu variazã pentru ca joncțiunea benzii interzise sã fie gradatã. A doua joncțiune este completatã prin depozitarea a unui strat de ~20nm de a:SiH cu fosfor dopat. Ultimul contact este realizat mai intâi prin depunerea de 100nm de oxid de zinc prin procesul de depunere a vaporilor chimici la presiune joasã (CVD) și pe urmã pulverizarea a 300nm de aluminiu.

Structura dispozitivelor este realizatã prin formarea unor straturi textural de Ag sau Al pe o folie de otel inoxidabil și acoperitã cu un strat de ~100nm de oxid de zinc depozitând un strat semiconductor subțire într-un process continuu de rotire în suluri. Prima joncțiune semiconductoare formatã conține ~20nm de a:SI:H cu fosfor dopat urmat apoi de un strat intinsec dopant de a:SiGe:H cu grosimea de ~130nm (i3) și pe urmã de un strat microcristalin dopat cu Bor de Si:H. Urmãtoarea joncțiune este formatã prin depunerea de ~10nm a-S:H dopat cu fosfor (care dease-menea formeaza o jonctiune inferioara cu stratul “p”), 110nm este grosimea urmãtorului strat gradat intinsec (i2) din a-SiGe:H cu un conținut de Germaniu mai redus decât stratul (i3), completat pe urmã cu un strat de ~10nmde multicristalin Si:h cu Bor dopat. Ultima joncțiune este formatã prin depunerea a ~10nm de a-Si:H dopat cu Fosfor, urmat de un strat de ~100 nm de a-Si:H (i1) si 10nm protocristalin Si:H dopat cu Bor. Toate strateurile nedopante (straurile intinsece “i”) sunt depuse utilizând Hidrogen diluat pentru ca filmele sã poatã deveni microcristaline. Contactele superioare sunt formate prin evaporarea stratului conductive antireflective de Indium-Tin-Oxid(ITO), pe urma retelele din Argint sunt depozitate cu scopul de a ajuta la colectarea fotocurenților.

3.3. Performanță și stabilitate

Pentru o suprafața redusã a unei celulele solare cu joncțiune triplã (0.25cm2) compania United Solar a obținut o eficențã a conversiei la nivel de laborator de 13% aceasta fiind cea mai mare valoare a eficienței atinsã de o celulã din Siliciu Amorf .

Celulele cu Joncțiuni triple de obicei prezintã o degradare a luminii induse undeva la valoarea de 10-15% în timp ce celulele cu joncțiuni duble ajung la 12-20% iar cele cu o singura joncțiune ajung la 18-30% , aceasta degradare depinzând de mai mulți factori cum ar fi :grosimea stratului intrinsec “i” și de condițiile de depunere. Degradarea luminii induse într-o celulã solarã din Siliciu Amorf este influiențatã de grosimea stratului intrinsec „i” și astfel cã celula solarã cu joncțiunea triplã, care de obicei conține straturi intrinsece cu grosimi de ~100nm de obicei prezintã un proces de degradare a luminii mai redus decât structurile solare cu un strat intrinsec mai gros .

Testând în aer liber celulele solare bipolare cu dublã joncțiune s-a aratat ca acestea se stabilizeazã în câteva luni de la expunerea lor la razele solare iar pe urmã prezintã variații sezoniere ale performanței asociate cu schimbãrile spectrului solar și cu schimbãrile de temperaturã ale mediului înconjurator. Mai multe sisteme fotovoltaice realizate din Siliciu Amorf prezintã o variație sinusoidalã în performațã în primul an de viața, fapt atribuit normalizarii degradarii induse a luminii. În timp ce temperatura celulei solare de Siliciu Amorf poate varia în funcție de gama și structura materialelor de calitate utilizate, coeficientul de temeperaturã a curentului de ieșire pentru modulele comerciale fotovoltaice, de obicei în jurul valorii de -0.2 până la -0.3%/C, ceea ce reprezintă jumãtate din valoarea alocatã modulelor din Siliciu cristalin.

Fig. 3.1. Eficiența conversiei a diferitor tipuri de celule solare din Siliciu Amorf sub influența expuneri la fenomenul „one sun ilumination”

Fig 3.2. Performanțele celulelor solare cu dublã joncțiune de la Montegremy College de-a lungul unei perioade de patru ani

Totuși însã unele celule solare din Siliciu Amorf au prezentat un coeficient de temperatura pozitiv lucru care ar putea fi legat de efectul curentului condiționat sau de efectul spectral. Celulele solare din Siliciu Amorf care au fost lasate sub influiența luminii solare au avut temperaturi cuprinse între 40 și 80°C în laborator au avut un coeficient al temperaturii redus. Din acest motiv în timp ce un modul fotovoltaiec din Siliciu Amorf poate prezenta un coeficient al temperaturii pentru curent de ~-0.25%/°C pentru regimul staționar al temperaturii pe o perioadã scurtã de timp, dependența de temperaturã a sistemelor fotovoltaice din Siliciu Amorf pentru starea de repaos se prezintã destul de mic datoritã procesului de regenerare. Totuși însã performanțele modulelor fotovoltaice din Siliciu Amorf sunt influiențate de diferiți factori cum ar fi spectrumul solar și de condiționarea curentului.

3.4. Celule Solare Organice și din Materiale Plastice

În ultimii ani s-a observat o creștere neașteptatã a interesului pentru celulele solare realizate din materiale electronice organice. Acest lucru s-a datorat creșteri foarte rapide a pieței de profil, fapt ce a determinat cercetãrile pe termen lung, mai multe tehnologii fotovoltaice inovative ducând la dezvoltarea parțialã a materialelor organice electronice necesare realizarii aplicațiilor. Progresul rapid în materiele optoelectronice moleculare a introdus o noua gamã de potențiale materiale fotovoltaice, precum și îmbunatãțirea capacitatii de întelegere a proprietetăților acestor materiale și siguranța în aplicații a acestora.

Materialele organice sunt atractive pentru industria fotovoltaică în primul rând datoritã materialelor cu o ratã mare de transfer utilizând procese cum ar fi înfãșurarea depunerilor. Alți factori ce fac aceste materiale atractive pentru industria de profil sunt posibilitatea realizãrii de dispozitive ultrasubtiri flexibile ce pot fi integrate în aplicații sau materiale de construcții și reglarea pigmenților prin structura chimicã. În acest domeniu de activitate s-au facut progrese deosebite de la mijlocul anilor ’90. În present s-au facut raportãri pozitive cu privire la randamentul curentului provenit de la celulele solare de peste 3%.

Spre deosebire de alte tehnologii fotovoltaice cunoscute celulele solare realizate din plastic sau din material organice sunt departe de punctul de a fi comercializare. Nu se cunoaște dacã oricare dintre aceste materiale sau designul celulelor va convinge, și incã din pacate nu existã suficientã experiențã in realizarea acestor module. În acest capitol voi discuta despre principiile materialelor organice electronice și modul în care ele diferã de materialele anorganice, aria de concepte ale dispozitivelor, cel mai eficient dispozitiv realizat și principalele provocãri în creșterea eficienței acestora. Posibila producție și tehnologiile de procesare sunt deasemenea discutate dar detaliile practice sunt la nivel speculativ.

Câmpul electric este rareori suficient pentru a despãrți excitonul fotogenerat. În schimb excitonul se difuseazã în straturile organice pânã ce ajunge la un contact unde va fi rupt pentru a alimenta sarcinile separate. În timp ce lungimea difuziei excitonilor este scurtã de obicei între 1-10nm, limita difuziei excitonilor încarcã producerea purtãtorilor de sarcinã într-un astfel de dispozitiv. Formarea purtãtorilor fotogenerați este deci o funcție nu doar a volumului de absorbție opticã dar de asemeni este un mecanism disponibil pentru disocierea excitonilor. Alți factori de pierdere sunt datorați recombinației neradiative de la interfața și recombinația “negerminatã” la impuritãți sau incãrcãri blocate.

Celulele solare cu un singur strat din acest tip de celule de obicei dau un randament de sub 1%, iar randamentul conversiei curentului este sub 0.1%

În tabelul de mai jos se prezintă faptul cã în timp ce celulele solare organice produc un curent destul de generos pe circuitul de ieșire, fotocurentul din circuitul scurt și factorul de umplere este mult mai jos decât cele cel provenite de la circuitul anorganic. Intensitatea curentului este mai redusã, acest fapt datorându-se absorbției mai reduse a luminii deasemenea și producerii de fotocurenți și transport.

Tabelul 3.1. Caracteristica randamentului pentru celulele solare organice

a estimate

b Calculat la 50°C

Cercetãrile curente asupra materialelor organice fotovoltaice și deci și dispozitive se axeazã pe urmãtorii factori cheie:

– Îmbunatãțirea absorbției de lumină, a formãrii fotocurenților, transportului de sarcinã și performanțele limitã a acestora.

Strategia preferatã de înlocuire a polimerilor conductori în dispozitivele fotovoltaice cu alți polimeri ce pot absorbii în plus debitul de electroni. Într-o celulã polimer-fuleren înlocuirea spațiului optic gol cu derivați PPV include de-a lungul acestui proces derivați de politiofena, copolimeri polipirrole / thiazadol și copolimeri thiophene/naphthene. Polimerii speciali absorbanți cu debit pot sã dezvolte pentru aplicațiile fotovoltaice și pentru copolimerii cu proprietãți mixte un fel de coloanã de transport de goluri cu bucãți din grupurile cu debit absorbant.

O abordare diferitã constã în maximarea absorbției fotonilor incidenți în straturile organice. Din perspective absorbției luminii filmele organice fotovoltaice sunt diferite de structurile anorganice în urmatoarele aspecte: suficient de subțiri și sunt anisotropice din punct de vedere optic care duc la îmbunatãțirea eficienței a purtatorilor de sarcinã.

CAPITOLUL 4

Proiectarea unui sistem fotovoltaic cu Siliciu Amorf

4.1. Echilibrul energetic în sistemele fotovoltaice unice

O parte importantã din eforturilor depuse în realizarea sistemelor fotovoltaice unice sunt concentrate pe echilibrul dintre energia produsã de sistemul fotovoltaic și consumul realizat. Orice neințelegeri pe termen scurt dintre acești doi factori sunt compensate de depozitarea de energie de obicei sub forma de baterii reancãrcabile.

Considerațiile legate de echilibrul energetic acoperã un numar mare de caracteristici, și poate fi discutat în termeni de depozitare a energiei în baterii. Echilibrul energetic prezintã variații ciclice ce au loc la un nivel diferit de regularitate. În timpul ciclului de zi bateriile sunt încãrcate și se descarcã în timpul serii, sau în alte situații în care cererea este mai mare ca și capacitãțile de producere directã a panoului. Rata de descãrcare a bateriei în ciclul zilnic de 24h variazã de la o aplicație la alta dar pentru sistemele fãrã un generator de rezerva este o situație foarte criticã și periculoasã [1].

Sistemele unice pot fi dimensionate doar pentru sarcini previzibile, iar diferite sarcini aleatorii sunt posibil sã rezulte în urma unor situații neprevãzute de sistemul fotovoltaic. De notat este faptul cã acoperirea de sarcinã poate fi îmbunatațitã dacã existã o posibilitate de ajustare a sarcinii sau deconectarea sarcinilor neesențiale.

Descrierea sarcinii este recunoscutã în standardele internationale ce descriu procedurile exacte de determinare a sarcinii.

Descrierea sarcinilor de cãtre o tensiune și un curent cu o perioada de început și sfârșit de 24 ore.

Descrierea sarcinilor separate de curent alternativ și combinarea lor cu un invertor.

Se iau în considerare urmãtoarele tipuri de sarcinã.

Curentul momentan: un curent ce ține sub un minut asociat unei sarcini definite.

Curentul de regim: un curent de sarcinã stabilã care ințial era tranzitorie și acum devine stabilã depinde de curenții paraziți, perioada și coincidența sarcinii, precum și sarcina tensiunii.

Se pare cã existã sarcini care sã aibã curentul momentan cu durata de sub un minut și un curent de regim de o durata necunoscutã. Pot sã existe mai multe momente din zi când saracini convenționale care sã aibã doar un regim de curent și un timp de funcționare. De asemenea pot exista sarcini de profil ce au nevoie de o perioadã mai mare de 24 de ore pentru a fi realizate, în acest caz o sarcinã medie și una maximã zilnicã ar trebui sã fie date.

Aceastã informație permite împãrțirea sarcinii profilului, sau cel puțin sarcina tipicã a profilului pentru o perioadã a sarcinii de 24h. Aceasta se obține prin înmulțirea fiecarei sarcini a curentului cu perioada și pe urma adaugirea tuturor componentelor pentru a afla sarcina zilnicã amper-ora.

4.2.Dinamica consumului zilnic de energie

Sarcina trebuie aprovizionatã cu energie în funcție de consumul schemei electrice a aplicației. Curentul electric poate fi necesar în alt interval decât cel în care area loc producerea acestuia și de aceaia avem nevoie de acumulatori care sã poatã stoca aceastã energie.

Fig 4.1 prezintã temeperatura ambientalã și datele radiației solare pentru o zi normala din an pentru un sistem fotovoltaic având latitudinea și înclinația optimã. Aceste date au fost generate de cãtre Software-ul METEONORM.

Fig 4.1. Profilul orar de temperatura

(b) radiația solarã pentru o zi, (c) pe ore (d) echilibrul energetic pe ore(e) echilibrul energetic cumulativ.

Aceste rezultate ne aratã faptul cãci, cu toate cã existã un echilibru energetic complet la sfârșitul zilei, existã un dezechilibru considerabil dintre aprovizionarea cu energie și consumul în anumite pãrți ale zilei când cererea de energie este mai mare decât capacitãțile de producere ale sistemelor fotovoltaice. În aceastã situație va fi necesarã înglobarea în instalația unei locuințe a unui generator care sã stocheze energia produsã în timpul zilei când radiația solarã este mai puternicã.

4.2.1.Dimensionarea sistemelor fotovoltaice unice

Dimensionarea este unul dintre cele mai importante elemente în timpul realizãrii sistemelor fotovoltaice. Procedura de dimensionare va determina ratingul puterii rețelei sistemelor fotovoltaice capacitãțile de stocare a energiei de cãtre acumulatori, de asemenea se mai poate considera și configurația rețelei de distribuție la capitolul dimensionare.

Pașii necesari dimensionãrii sistemelor fotovoltaice pentru a fi înțeleși în termeni de echilibru a energiei zilnice ca raportul dintre sarcina zilnicã și curentul distribuit de cãtre rețea. Partea de intrare a acestui echilibru, curentul preconizat ce va fi produs de cãtre rețeaua fotovoltaicã, acești parametrii sunt în general calculați în funcție de radiația solarã și pot fi discutați utilizând conceptul de „ Ore Solare de Vârf” (Peak Solar Hours).

Valoarea PSH-ului ar trebui sã corespundã perioadei critice funcționãrii sistemului, fie luna în care este cea mai scãzutã radiație din an sau luna cu cea mai ridicatã sarcinã. O considerație similarã guverneazã și înclinația panoului. Valoarea medie anuala a PSH-ului este utilizatã uneori când radiația solarã zilnicã nu variazã foarte mult pe parcursul anului, iar acumulatorii pot fi utilizați ca și „acumulatori sezonieri”.

Al doilea parametru fundamental este cantitatea de sarcinã necesarã zilnicã. Pentru a determina acest parametru avem nevoie de cantitatea de energie consumatã într-o singurã zi pe care o vom nota cu L.

Valoarea PSH-ului și a lui L determinã echilibrul mediu zilnic dintre alimentarea cu energie și puterea nominalã necesarã suprafeței fotovoltaice:

(4.1)

Din formula de mai sus rezultã numãrul total de module fotovoltaice N:

(4.2)

unde: Pmod este curentul produs de un modul în condiții ideale.

Odatã ce curentul continuu a fost specificat aceastã procedurã de dimensionare ne va da configurația suprafeței, în sensul de numãrul de module conectate în paralel și serie. Acest argument se aplica pentru sistemele fãrã un sistem de urmãrire a curentului maxim, unde curentul nominal al acumulatorului este de obicei 12 V (Vbat). Factorul de securitate FS este introdus pentru a permite pierderilor adiționale cum ar fi murdãria acumulatã pe module, sã creascã performanțele sistemului fotovoltaic .

Un argument independent este utilizat în dimensionare acumulatorilor. Parametrul critic este numãrul „zilelor autonome de funcționare” Cs pe care sistemul este obligat sã le genereze fãrã o sursa de energie. Cs, este strâns legat de capacitatea acumulatorului Cn:

(4.3)

unde: DODmax reprezintã nivelul maxim permis de descãrcare al acumulatorilor.

Dacã un acumulator sezonier adițional se adaugã la capacitatea acumulatorului Cn, acesta nu va aparea în ecuația (4.3). În metoda bilanțului energetic numãrul de zile de autonomie este determinat din experiența cu câmpuri decât de un argument teoretic serios. O metodã mai riguroasã de dimensionare a acumalorului este bazatã pe siguranța sursei. Determinarea capacitãții acumulatorului completeazã procesul de dimensionare al sistemului.

4.2.2.Dimensionarea bazata pe siguranța sursei de alimentare

Siguranța sursei de curent este un factor esențial în realizarea sistemelor fotovoltaice și este reflecatat în unele proceduri de dimensionare. Un mod de a cuantifica siguranța sursei este prin intermediul unui parametru numit „probabilitatea pierderi de sarcina”(PPS) definit ca raportul dintre defictul de energie estimat și cererea de energie pe parcursul întregi perioade de instalare.

Metodele de dimensionare sunt utilizate destul de frecvent în aplicații ce au nevoie de foarte precisã exactitate. Pentru a putea fi foarte exacți avem nevoie de datele pe termen lung a nivelului de radiații solare acestea putând fi obținute sub forma de date ale radiațiilor solare sintetice. O abordare mai pragmaticã în asemenea cazuri ar fi sã se determine configurația sistemului care ar trebui sã preconizeze distribuția energiei la sursã fãrã intreruperi în anumite perioade: asemenea configurații pot fi determinate cu ajutorul simulației de sistem.

Rezultatul dimensionãrii bazat pe siguranța sistemului este adesea prezentat sub forma unui grafic. Pânã în prezent curentul ce se preconizeazã cã ar trebuii produs printr-un generator fotovoltaic este exprimat sub formã dimensionalã cu formula:

(4.4)

unde: P0 reprezintã puterea nominalã a rețelei.

4.3. Partea mecanică de instalare a panourilor

Un acoperiș integral are avantajul de a putea salva materialele acoperișului pe care l-a înlocuit. Totuși sunt cerințe destul de greu de atins pentru impermeabilitatea acoperișurilor ce trebuiesc îndeplinite și anume: utilizarea unor panouri ce imitã forma țiglelor de pe acoperiș cu elemente fotovoltaice încastrate pe suprafața acestora sau sunt legate în cadre ceea ce face ca panoul sã fie etanș.

Adaptãrile se adreseazã sistemelor de geamuri standard etanșe înclinate în fața în care un sistem fotovoltaic ar putea fi construit și vândut ca un sistem de geamuri duble. Acest model este de obicei potrivit cladirilor în care se poate vedea sistemul fotovoltaic din interior și trebuie de asemenea sã producã un grad de transparențã pentru nevoile interioare de iluminat.

Montarea panourilor fotovoltaice deasupra acoperișurilor s-a devenit o practicã normalã pentru primele instalații de acest tip. Este un concept simplu și s-a demonstrat faptul cã atașarea panourilor la acoperișurile traditionale face ca sistemele fotovoltaice sã funcționeze la parametrii optimi. O gamã de cadre pentru sistemele fotovoltaice conectate deasupra acoperisurilor au fost realizate din oțel inoxidabil aluminiu și sticlã pentru a putea oferi o siguranța cât mai sporitã sistemelor. Suporții montați au un succes mai ridicat dacã sunt chiar acoperișuri standard decât itemi speciali produși pentru panourile fotovoltaice țigle. Avantajul utilizãri acoperișurilor tradiționale este acela cã practicile economice normale ale clãdirilor pot fi utilizate și acestea prezintã o rezistențã redusã la conceptul de pãstrare naturalã. Totuși țiglele sunt componente mici și este nevoie de un numãr mare pentru instalarea și funcționarea lor în condiții de eficiențã enegeticã. Aceste țigle impun un numãr mare conexiuni și pentru instalția propriu-zisã este nevoie de oameni foarte bine calificați care sã poatã face munca la înalțime.

Infrastructura

4.4. Rezistențã mecanicã

Elementele fotovoltaice ale acoperișului trebuie sã îndeplineascã anumite condiții la intemperii cum ar fi vântul, zapada, foc și rezistențã la întreținere. Acest lucru înseamnã cã un panou fotovoltaic realizat pentru a fi montat pe teren ar putea sã nu fie potrivit pentru producerea energiei electrice dacã acesta este amplasat pe acoperiș. Zona de prindere a sistemelor fotovoltaice laminate este micã, iar grosimea sticlei ar putea fi deasemenea neadecvatã. O propunere de realizare a sistemelor de montaj laminate sau alternative au scopul de a transforma standardul laminat în componente ale clãdirii ce trebuie sã respecte codurile locale de construcții.

Multe sisteme fotovoltaice standard laminate pe acoperișuri sunt destul de ușoare ajung la doar 5 kg/m2 și încã 5 kg/m2 pentru cadrul de susținere din aluminiu, totuși panourile solare cu geam dublu pot adăuga până la 40 kg/m2 greutate acoperișului.

Cerința primordialã pentru un acoperiș este aceea de a fi rezistent la apã și deasemenea sã fie rezistent la pierderile de cãldurã din clãdire și totodatã sã aibã un grad de protecție la incedii. Suprafața exterioarã ar trebui sã reziste degradației datorate razelor ultraviolete, vânt și ploaie pentru o perioadã de 30-60 de ani. Acest ideal poate fi atins cu ajutorul materialelor utilizate în construcțiile tradiționale, însã acest lucru este din pãcate destul de greu de demonstrat pentru noile materiale.

Pentru a face legãtura dintre sistemul fotovoltaic și acoperiș trebuie sã se ținã cont de anumite zone foarte sensibile, la surplusul de greutate dat de acest sistem.

Procesul de realizare necesitã adesea utilizarea unei largi cantitați de sticlã. Acest lucru duce la mãrirea grosimii stratului de sticlã ceea ce duce automat la reducerea curenților produși.

Atunci când panoul fotovoltaic este montat direct pe cadru sau pe un bloc de ciment acesta trebuie sã fie fixat rigid pentru a nu permite ca impactul violent al vântului sã afecteze structura panoului. Un cadru standard utilizeazã secțiuni standard care sunt asmblate la locul de montaj.

Deoarece asemnea sisteme nu fac parte din ansamblul vreunei cladiri existã punține constrangeri în realizarea designului acestora .

4.5. Concluzii

Aceasta prezintă o serie de avantaje cum ar fi:

se obține electricitate și apă caldă în același timp

centralele pot fi adaptate la aplicațiile pentru care sunt folosite

poluarea este foarte mică sau inexistentă construirea centralelor termo-solare se face mult mai repede decât a centralelor convenționale.

Pentru a crește eficiența sistemelor trebuie folosite materiale mai ușoare în construcția colectorilor termosolari. Oamenii de știință ai Departamentului American de Energie au constatat că sarea topită absoarbe și stochează foarte eficient căldura solară.

Creșterea populației la 8 miliarde în 2020 va ridica cererea de energie cu 65-95% comparativ cu cererea actuală.

– un profit crescut considerabil;

– o stare de sănătate mai bună a oamenilor determinată de lipsa poluării, sau daca nu, măcar de diminuarea ei;

– nu provoacă ploile acide și nu influiențează clima;

– nu provoacă eutrofierea apei;

– nu elimină CO2, SO2, NO2 ;

– este renovabilă, practic nelimitată;

– rezolvă parțial problema deșeurilor ;

– poate fi utilizată practic pretutindeni;

– posibilitatea a țărilor lipsite de resurse tradiționale de a-și produce singure energie.

Folosirea acestei energii poate începe prin atingerea inițial a unor scopuri simple, apoi la trecerea la obiective mai avansate.

Unele aspecte ale energiei solare constituie o problemă pentru unii și chiar o oportunitate pentru alții. Pentru simplul fapt că soarele strălucește deasupra fiecărui acoperiș, acesta poate fi un exemplu de avantaj pentru oamenii de rând și pentru folosirea energiei solare la nivel individual nu numai în marile companii dotate cu echipamente speciale de captare și prelucrare a razelor solare, echipamente ce ar fi desfășurate pe suprafețe mari de teren

Capitolul 5

Realizarea unei instalații de iluminat curți

În continuare vor fi prezentate date privind estimările performanței unui sistem fotovoltaic conectat la rețea, din zona județului Bihor. Sistemul este realizat cu tehnologia thin-film, puterea fotovoltaică debitată este de 4kW, pierderile estimative ale sistemului sunt considerate a fi 14%, înclinația optimă a modulului este de și orientarea este către sud la .

Simulările au fost realizate pe baza datelor măsurate in teren, unde avem:

Ed: media producției de energie electrică zilnică (kWh);

Em: media producției de energie electrică lunară (kWh);

Gd: media iradiației globale dintr-o zi pe metru pătrat primită (kWh/m2);

Gm: media iradiației globale dintr-o lună pe metru pătrat (kWh/m2);

Mai departe, tot prin intermediul datelor din teren și cu ajutotul simulării am determinat iradiația globală lunară unde au fost analizate mai multe date cum ar fi: iradiația orizontală, iradiația pentru un unghi optim de înclinație, iradiația la unghiul de , factorul de turbulență Linke, iradiația difuză / iradiația globală și unghiul de înclinație optim. Deficitul anual de iradiație datorită fenomenului de umbrire orizontal a fost considerat 0,0%, iar unghiul de înclinație de 37°, orientarea în plan sau azimutul a fost considerat a fi de 0°, au mai fost folosite urmatorele notații la simulare:

Gh: iradiația pe un plan orizontal (Wh/m2);

Gopt: iradiația pe planuri cu inclinație optimă (Wh/m2);

G(90): iradiația pe un plan la unghi de: 90 grade. (Wh/m2);

Iopt: înclinația optimă (grade);

T L: factorul Linke (-);

D/G: raportul dintre radiația difuză și cea globală (-);

Ultimele simulări au fost realizate pentru estimarea mediei zilnice de iradiere solară, aceste calcule și simulări au fost făcute pentru fiecare lună în parte acestea au fost determinate pentru municipiul Oradea și zona din apropiarea acestuia cuprinsă între municipiile Salonta în sud și Aleșd în est, unde au fost folosite notațiile:

G: Iradierea globală pe un plan fix (W/m2);

Gd: Iradierea difuză pe un plan fix (W/m2);

Gc: Iradierea globală în condiții de cer senin pe un plan fix (W/m2);

A: Iradierea globală pe un plan cu sistem de urmărie dublu-axial (W/m2);

Ad: Iradierea difuză pe un plan cu sistem de urmărire dublu-axial (W/m2);

Ac: Iradierea globală în condiții de cer senin pe un plan cu sistem de urmărire dublu axial (W/m2).

În continuare vom prezenta 2 tipuri de simulare, o simulare realizată cu softul RETScreen cu ajutorul căruia am realizat o simulare dupa datele tehnice (măsurători din teren) și o simulare economică de unde avem si diagrama cash – flow.

Al doilea tip de simulare este realizat cu ajutorul softului PVGIS unde am introdus datele culese din teren.

Climatul solar cat si radiațiile solare au un impact deosebit atât asupra proiectării unui sistem solar cat și asupra montajului propriu zis. Proiectanții au nevoie atât de datele solare cat și de datele legate de temperatura. Temperatura afectează performanțele unei instalații solare. Când vine vorba de utilizarea unei surse de energie alternative se pune problema corelării corecte a debitului de energie a unei centrale și necesarul consumatorului. Furnizorul de energie trebuie sa ia în considerare o metoda de depozitare a energiei produse pentru a realiza o furnizare destul de stabilă având în vedere că energia solară nu se distribuie în mod egal în toate zonele de pe Glob și intensitatea radiației solare variază în funcție de momentul din zi. În mod ideal un proiectant ar trebui să aibă datele legate de intensitatea radiației solare pentru diferite zone ale Globului și datele legate de temperatură, măsurate la nivel de ore din zi și în funcție de anotimp. Astfel de date sunt rare și de aceea în ultimii ani s-a realizat o abordare statistică astfel încât să se umple acest gol din domeniul proiectării. Toate aceste date sunt esențiale pentru o proiectare eficientă a unui sistem solar autonom.

Linia de producție a fost concepută ca o linie de producție în doi pași, fiind formată dintr-o linie de acoperire galvanică complect automată pentru modulele integrate cu substrat de sticlă de dimensiuni și o linie de modulare semiautomată, pentru acoperirea ermetică, atașarea contactelor, măsurare și adaptarea modulelor din punct de vedere ergonomic la cerințele pieței.

În linia de modulare substraturile cu seturi de celule interconectate (adesea numite submodule) sunt conectate și sigilate pentru a putea fi utilizate în sisteme energetice.

Cu o eficiență de conversie de 18,8% la o celulă din laborator de 0,5 cm2 și 16,6% pentru minimodule cu o arie de aproximativ 20cm2, Cu(In,Ga)Se2 este în ziua de astăzi pe departe cea mai eficientă celulă solară realizată prin tehnologia thin – film. Aici vorbim de patru inovații tehnologice importante care, în perioada 1990 – 2000, au dus la îmbunătățiri considerabile a eficienței atingându-se eficiența maximă de 18.8%. Acești pași reprezintă elementele cheie a prezentei tehnologii realizate din aliajul Cu(In,Ga)Se2 :

calitatea filmului a fost îmbunătățită substanțial de mecanismul de cristalizare indus de prezența de CuySe (y < 2). Acest proces mai este susținut de o temperatură de substrat apropiată de temperatura de înmuiere a substratului de sticlă;

substratul de sticlă a fost schimbat de la sticlă fără Na la sticlă care conține Na. Adăugarea de Na a dus la o îmbunătățire enormă a eficienței și stabilității celulei solare, cat și la o toleranță de proces mai mare;

absorbantele fotovoltaice mai vechi erau compuse doar din CuInSe2.

Înlocuirea parțială a In cu Ga este o altă îmbunătățire notabilă, care a mărit potențialul de barieră a materialului absorbant de la 1,04 eV la 1,1 – 1,2 eV pentru dispozitivele de mare eficiență. Beneficiul încorporării de 20-30% Ga se mai regăsește și în calitatea electronică superioară a stratului semiconductor realizat din Cu(In,Ga)Se2 față de aliajul format doar din CuInSe2;

electrodul folosit pentru stratul CuInSe2, folosit la celulele solare mai vechi, era realizat dintr-un strat de CdS de grosime atașat prin metoda PVD(Physical Vapour Deposition). Acesta a fost înlocuit de o combinație de de CdS reprezentând un strat de filtrare așezat prin metoda depunerii prin baie chimică, și un strat fereastră puternic conductor realizat din ZnO.

Pentru proiectarea unui sistem fotovoltaic, s-a pornit de la datele inițiale privind energia produsă de către un modul fotovoltaic și balanța energetică în sisteme fotovoltaice autonome necesare pentru dimensionarea sistemelor fotovoltaice independente. Puterea produsă de un sistem fotovoltaic depinde de un număr de factori care trebuiesc examinați când sistemul este proiectat. Este de asemenea util să apreciem favorabil acuratețea metodelor simplificate când acești factori sunt ignorați sau neglijați. O astfel de analiză este realizată în mod convenabil uitându-ne la energia anuală totală produsă de sistem. Un studiu recent mai complex a identificat șapte factori care influențează performanța anuală a modulelor fotovoltaice.

Un considerent important de luat în calcul în proiectarea unui sistem fotovoltaic independent este balanța dintre energia produsă de către rețeaua fotovoltaică și energia consumată de sarcină. Orice neconcordanță între aceste două energii este compensată de depozitele de energie, care se realizează de obicei cu ajutorul bateriilor reîncărcabile numite și acumulatoare. Considerații legate de balanța energetică se fac în funcție de mai multe caracteristici determinate în timp, și pot fi discutate în termeni de energie depozitată în baterii. Sunt cicluri zilnice care ne arată că acumulatorii se încarcă în timpul zilei și se descarcă în timpul nopții dacă se conectează o sarcină la ieșire sau în orice moment în care energia consumată depășește energia furnizată de rețeaua fotovoltaică. Rata descărcării în ciclul zilnic variază de la aplicație la aplicație, dar pentru sisteme fără un generator alternativ de rezervă este foarte probabil ca aportul energetic oferit de acumulatori să nu fie suficient tot timpul. Mai există un ciclu în funcție de climă, care ține cont de variațiile condițiilor de climă. Ciclul climatic apare când sarcina zilnică depășește valoarea medie de proiectare a energiei zilnice furnizată de generatorul fotovoltaic. În anumite sisteme (de obicei în aplicații în care posibila întrerupere a energiei electrice nu este vitală), acumulatorul ar putea juca rolul de depozit de energie funcție de sezon, astfel încât pe perioada iernii să furnizeze o parte din energia acumulată pe perioada verii.

Modelarea sistemelor reprezintă un element cheie în proiectarea unui sistem fotovoltaic. Poate veni cu răspunsuri la un număr de probleme importante cum ar fi dimensiunile rețelei fotovoltaice, orientarea și configurația electrică, poate de asemenea să determine mărimea diferitelor subsisteme cum ar fi bateria și / sau invertorul. Criteriile de proiectare vor varia în funcție de natura aplicației. În sisteme independente, considerațiile ca producția de energie să acopere necesarul consumatorului sunt foarte importante. Siguranța sursei de energie și considerațiile economice sunt de asemenea importante. Un aspect important în proiectarea sistemelor independente îl mai reprezintă dimensionarea. Probleme analizate în cadrul proiectării au fost cele de conectare la rețea a sistemelor fotovoltaice, de conversie și control în partea electronică din sistem și calculul de dimensionare al bateriilor. Cel mai simplu sistem fotovoltaic nu are nevoie de control electronic sau condiționare a puterii. O instalație fotovoltaică cu un număr bine ales de celule solare în serie încarcă o baterie (acumulator). Bateria susține furnizarea de energie când nu este suficientă energie solară, dar în același timp ajută la menținerea tensiunii furnizate, în anumite limite prestabilite. O astfel de abordare are meritul simplității dar are limitări serioase. Nu există control pentru a limita cantitatea de sarcină care este furnizată bateriei, și nu există posibilitatea limitării descărcării bateriei. Puterea furnizată sarcinii va fi constituită din curent continuu și tensiunea ar fluctua considerabil în funcție de starea sarcinii. De asemenea nu există posibilitatea controlului tensiunii de la nivelul instalației fotovoltaice pentru a ne asigura că furnizează puterea maximă. În scopul de a depăși aceste limitări se folosesc circuite electronice de putere, pentru a controla curentul de sarcină care încarcă bateriile, pentru a transforma tensiunea (conversia de la curent continuu fluctuant la curent continuu) și pentru a converti curentul continuu în curent alternativ (invertoare). Există trei funcții importante pe care o baterie le îndeplinește într-un sistem fotovoltaic:

se comportă ca un filtru care depozitează energia necesară și elimină neconcordanța dintre energia furnizată de generatorul fotovoltaic și necesarul la consumator. Puterea pe care o produce un modul fotovoltaic la un moment dat variază în funcție de cantitatea de lumină care ajunge pe modul (și este 0 pe perioada de noapte). Marea majoritate a consumatorilor au nevoie de o sursă de energie constantă pentru a putea funcționa normal. Bateria furnizează energie când modulul fotovoltaic nu produce energie sau produce mai puțină decât este necesar. Bateria mai are rolul de a depozita energia produsă în plus de către panoul fotovoltaic;

bateria reprezintă o rezervă de energie care poate fi folosită în timpul zilelor cu cer noros sau în caz de urgență în cazul în care anumite părți din sistemul fotovoltaic cedează;

bateria previne fluctuațiile mari de tensiune, care pot dăuna funcționării normale. Un modul fotovoltaic poate să furnizeze puterea în orice punct dintre punctele de scurtcircuit și circuit deschis, depinzând de caracteristicile sarcinii. Într-un sistem nominal de 12V, de exemplu, putem avea o tensiune oarecare din intervalul 0 – 20V. Multe sarcini nu pot să opereze pe o rază atât de vastă de tensiuni. Amplasând o baterie între modulul fotovoltaic și sarcină, va stabiliza într-o oarecare măsură tensiunea, astfel încât sarcina să nu primească o tensiune prea mare sau prea mică.

Cu ajutotul simulării am determinat iradiația globală lunară unde au fost analizate mai multe date cum ar fi: iradiația orizontală, iradiația pentru un unghi optim de înclinație, iradiația la unghiul de , factorul de turbulență Linke, iradiația difuză / iradiația globală și unghiul de înclinație optim. Acestea au fost determinate pentru întreaga zonă de vest de la Sânicolaul Român până la Satu Mare, deficitul anual de iradiație datorită fenomenului de umbrire orizontal a fost considerat 0,0%, iar unghiul de înclinație de 37°, orientarea în plan sau azimutul a fost considerat a fi de 0°. În final au fost realizate simulări pentru estimarea mediei zilnice de iradiere solară, aceste calcule și simulări au fost făcute pentru fiecare lună în parte pentru municipiul Oradea și zona din apropierea acestuia cuprinsă între municipiile Salonta în sud și Aleșd în est. Au fost utilizate două tipuri de modele de simulare, o simulare realizată cu softul RETScreen utilizând datele tehnice (măsurători din teren) și o simulare economică de unde avem diagrama cash – flow.

Elementele de noutate obținute în urma cercetărilor efectuate sunt cele legate de estimările performanței unui sistem fotovoltaic cu foi subțiri conectat la rețea, din zona județului Bihor .

ANEXA

Performance of Grid-connected PV

PVGIS estimates of solar electricity generation

Location: 47°2'33" North, 21°57'2" East, Elevation: 125 m a.s.l.,
Nearest city: Oradea, Romania

Nominal power of the PV system: 4.0 kW(thin – film tehnology)
Estimated losses due to temperature: 8.6% (using local ambient temperature)
Estimated loss due to angular reflectance effects: 2.8%
Other losses (cables, inverter etc.): 14.0%
Combined PV system losses: 23.6%

Ed: Average daily electricity production from the given system (kWh)

Em: Average monthly electricity production from the given system (kWh)

Hd: Average daily sum of global irradiation per square meter received by the modules of the given system (kWh/m2)

Hm: Average sum of global irradiation per square meter received by the modules of the given system (kWh/m2)

Monthly Solar Irradiation

PVGIS Estimates of long-term monthly averages

Location: 47°3'49" North, 21°57'2" East, Elevation: 138 m a.s.l.,
Nearest city: Oradea, Romania
Optimal inclination angle is: 36 degrees
Annual irradiation deficit due to shadowing (horizontal): 0.0 %

Average Daily Solar Irradiance

PVGIS Estimates of average daily profiles

Results for: January

Inclination of plane: 37 deg.
Orientation (azimuth) of plane: 0 deg.

Rezultatele pentru luna Februarie

Rezultatele pentru luna martie

Rezultatele lunii Aprilie

Rezultatele luni Mai

Luna Iunie

Luna Iulie

Luna August

Septembrie

Octombrie

Noiembrie

Decembrie

BIBLIOGRAFIE

Bonnet, D., 2002.CADBACK: The CdTe Thin Film Solar Cell – Improved Back contact.Final Report to the European Commission, Contract No. JOR3-CT98-0218.

Brozel, M.R. and Stillman, G.E., Eds. – Properties of Gallium Arsenide (3rd edition), IEE/INSPEC, Institution of Electrical Engineers, London, 1996.

Bube, R. – Photoconductivity of Solids.Wiley, New York, London, 1960.

Castaner L. and Silvester, S. – Modelling Photovoltaic Systems Using Pspice, John Wiley and Sons, Chichester, 2002.

CIBSE Guide, J. Wheader, Solar and iluminance data.Chartered Institution of Building Services Engineers, 222 Balham High Road, London, UK.

ESRA, 2000.European Solar Radiation Atlas 4th Edition.Scharmer,K. and Grief, J. co-ordinators.

Green, M.A. – Silicon Solar Cells: Advanced Principles and Practice.Center for Photovoltaic Devices and Systems, University of New South Wales, 1995.

Green, M.A. – Solar Cells, Prentice Hall, New York, 1982.

Hurley, P. – Build Your Own Solar Panel, Wheelock Mountain Publications, 2006.

Hurley, P. – Solar II, Wheelock Mountain Publications, 2007.

Maghiar, T., Bondor, K. – Surse noi de energie.Editura Universitatii din Oradea, 2001.

Markvart, T., Castaner, L. – Practical Handbok of Photovoltaics: Fundamentals and Applications,Elsevier Ltd., 2003

Meyer, D.L. – Production of thin (70 – 100 mm) crystalline silicon cells for conformable modules, Proc. 29th IEEE Photovoltaic Specialists Conference, New Orleans, 2002.

Mitchell, K.C., Ermer, J. and Pier, D. – Single and tandem junction CuInSe2 cell and module technology.Proc. 20th IEEE Photovoltaic Specialists Conf., Las Vegas, 1988.

Palik, E.D. – Handbook of Optical Constants of Solids II, Academic Press, San Diego, 1991.

Palz, W. and Grief, J., Eds. – European Solar Radiation Atlas, 3rd Edition.Solar Radiation on Horizontal and Inclined Surfaces, 1996.

Pearsall, T.P. – Properties, Processing and Applications of Indium Phosphide, INSPEC/IEE, London, 2000.

Philips, J.E., Titus J. and Hofmann, D. – Determining the voltage dependence of the light generated current in CuInSe2-based solar cells using I-V measurements made at different light intensities, Proc. 26th IEEE Photovoltaic Specialist Conf., Anaheim, 1997.

Rajkanan, K.,Singh, R., and Shewchun, J. – Solid-State Electron, 1979.

Rigollier,C., Bauer, O., and Wald, L. – On the clear sky model of the ESRA with respect to the heliostat method, Solar Energy, Vol.68, 2000.

Selberherr, S. – Analysis and Simulation of Semiconductors Devices, Springer, Vienna, New York, 1984.

Shur, M. – Physics of Semiconductor Devices, Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1990.

Smith, R.R. – Semiconductors (2nd edition), Cambridge University Press, Cambridge, 1978.

Wieting, R.D. – CIS Manufacturing at the Megawatt Scale.Proc.29th IEEE Photovoltaic Specialists Conf., New Orleans, 2002.

25. Mircea Pantea, Noi surse de energie regenerabile Volumul 1 ISBN: 978-973-759-580-5, ISBN Vol 1. 978-973-759-581-2, 2008