Jste zde

Solární články & panely Uni-Solar a EVALON-Solar

Antonín Vojáček, 9. Březen 2006 - 21:19
Solární panely - stále diskutované téma. Následující článek ukazuje novou technologii Unisolar vhodnou pro velké panely na střech domů, ale i pro malé ohebné nebo skládací solární články pro napájení nootebooků a jiné spotřební elektroniky.

Po nějakém čase se opět vracím k vždy velmi diskutovanému tématu solárních článků. Zatímco předchozí článek "Solární články a jejich použití v senzorice & automatizaci" popisoval princip solárních článků jako takových, tento článek již se zaměřuje na jejich konkrétní moderní realizaci. Takovou odolnou realizací, která dovoluje sluneční články použít i místo střešní krytiny nebo jako například vršek batohu pro dobíjení například mobilu na turistickém výletu, je struktura zvaný Unisolar. Ta využívá tzv. Triple Juction Technology, tedy technologie trojitého křemíkového přechodu. Takový solární článek může být velmi ohebný a proti klasické technologii má větší účinnost za menšího osvětlení, což je v našich podmínkách rozhodně plus.

Principu systému Unisolar - Triple Junction Technology

Unisolar se jmenuje podle jména firmy, která jej prosadila, tedy americká firma Unisolar, i když původní nápad je firmy Energy Conversion Devices, Inc. Ta vyvinula soubor solárních modulů, které mají až o 30% větší účinnost za snížené intenzity světla, v praxi tedy za zatažené oblohy. Celková účinnost 13 % však už není nic moc. Základem takového článku je velmi tenký film třech PIN přechodů z amorfního křemíku (PIN přechod = princip PIN diody, kdy mezi dva dotované polovodiče P a N je vložen nedotovaný tzv. Intrisický polovodič). Ty už pracují principielně stejně jak bylo uvedeno ve zmíněném článku "Solární články a jejich použití v senzorice & automatizaci". Využívá se tedy vlastností flexibilního, ale zároveň pevného, amorfního fotovoltaického tzv. PV materiálu napařeného na vrstvičku substrátu z ušlechtilé oceli - tvoří spodní záporný pól a na vrchní vrstvě opatřené průhlednou mřížku opět z ušlechtilé oceli - kladný pól. Takové struktuře se také někde říká multipřechod. Důležité ale je to, proč se využívají tři přechody. Jak je všeobecně známo a jak dokazují i televize a CCD kamery, energii celého spektrum viditelného světla lze rozložit do tří barevných složek: modrá (Blue), zelená (Green), červená (Red). Toho se využívá i zde. Každý PIN přechod tak generuje energii obsažené v každé barevné složce. Tak lze maximálně získat energii i z "přefiltrovaného" světla, ať už mraky, oblohou, nebo nějakým ochranným krytem zařízení. Například největší porce energie světla v tzv. stínu je v červené složce. Uvedená konstrukce je také díky integrovaným překlenovacím diodám také tzv. shadow tolerant, tedy tolerantní proti stínu. Konvenční moduly a struktury mají totiž "schopnost" dodávat nulový el. výkon, i když je jen část buňky zastíněna.

Obr. 1. Obecná struktura technologie Unisolar

Obr. 2. VA závislost několika typů solárních článků Unisolar


 

Praktické použití technologie Unisolar

UNI-SOLAR® Flexible panels

Tyto solární články a panely jsou hlavně určeny pro použití jako součást a doplněk spotřebních věcí. Jejich lehká a ohebná konstrukce je umožňuje všít například do oblečení nebo povrchu zavazadel a tak napájet některou přenosnou spotřební elektroniku. Typickým příkladem může být dobíjení telefonu, napájení MP3 přehrávače, rádia nebo kapesního televizního přijímače. Existují v několika provedeních ve výkonovém rozsahu 5 W až 32 W při dodávaném napětí 16.5 V a proudovém zatížení až 1.94 A. Solárním článkem uvedených parametrů tak lze napájet i notebook.

UniSolar Framed panels

Uvedené solární panely již jsou pevné, neohebné a jsou tedy vhodné pro pevnou instalaci a fixaci na určitém místě v nějakém držáku. Výhodné je použít tyto panely jako napájení venkovních uživatelských zařízení bez možnosti přívodu síťového napájení nebo pohyblivá zařízení. Vyrábí se ve výkonovém rozsahu 2.7 W až 64 W při napětí naprázno 12 až 24 V. Při zatížení proudy 0.33 až 3.88 A je pracovní napětí 8.1 až 21 V.

UNI-PAC

Uni-pac je přenosný skládací solární panel schopný napájet většinu přenosných elektrických zařízení a po složení je velký jako kniha. Provedení pro dodávaný výkon 30 nebo 16 W poskytují napětí naprázdno 26 V nebo 17.6 V při zatížení proudem 1.7, resp. 0.9 A. Zatímco výkonnější typ má složený velikost 17 x 7 x 2 mm (rozložený 55.9 x 33.9 mm), ten méně výkonný typ má samozřejmě rozměry menší, 9.5 x 3.5 x 3 složený (rozložený pak 45.2 x 27.6 mm).

 

EVALON-Solar - solární články pro střechy

Obr. 3. Pružné provedení solárních panelů EVALON-Solar

EVALON-Solar jsou moderní odolné solární panely, výrobky německé firmy Alwitra GmbH Trier, vhodné na použití ve velkých plochách na střechy domů, skladů, hangárů apod. Stručně řečeno jde o kombinaci (kompaktní funkční celek) solárních článků typu Unisolar a střešních hydroizolačních fólií EVALON. Přesně ji napsáno, základem tohoto výrobku je standardní hydroizolační fólie EVALON V, na jejímž povrchu jsou integrovány PV solární moduly typu Unisolar. Jeden modul se skládá z 22 nebo 11 solárních buněk o rozměrech 240×340 mm spojených v sériovém elektrickém obvodu, buňky jsou z obou stran opatřeny flexibilní transparentní vrstvou na bázi teflonu odolnou vůči povětrnostním podmínkám.

Složení jednotlivých solárních modulů je tedy v jádru stejné jako na obrázku 1., pouze základem je standardní hydroizolační fólie EVALON V, na jejímž povrchu jsou integrovány solární moduly a ty jsou horní straně opatřeny flexibilní transparentní vrstvou Tefzel (ETFE = kopolymer tetrafluoretylénu a etylénu). Jedná se o termoplastický materiál na bázi Teflonu s vysokou chemickou a mechanickou odolností. Barva jednotlivých solárních modulů je matná černo-modrá. Skladba jednotlivých vrstev buňky je podrobně uvedena obrázku 4.

Obr. 4. Struktura solárních článků EVALON-Solar

Jak již tedy bylo uvedeno, solární modul je navařen na horním povrchu fólie EVALON V a tvoří s ní jeden celek. Odpadají tak jednotlivé nosné konstrukce a stojany, které jsou potřebné při použití tradičních externích solárních článků se sklem. Na obrázku 5. je vidět jak vypadá jeden pás takové fólie. Materiál EVA (etylén-vinyl-acetát), z kterého je fólie vyrobena, má podobné vlastnosti jako mPVC, ale je dlouhodobě snášenlivé s asfalty a pěnovými polystyreny. Díky tomu mají delší životnost (přes 20 let), ale současně si zachovávají jejich příznivé vlastnosti, tedy velmi dobrou ohebnost, tvárnost, svařitelnost. Proto lze je jednoduše použít na střechy nebo jako doplněk střech všeho druhu, ať již jde o střechu z klasických pálených tašek, asfaltových kanadských šindelů nebo prohnuté střechy hangárů a skladů.

Tab. 1. Vlastnosti solárních panelů EVALON-Solar

Obr. 5. Příklady použití solárních panelů EVALON-Solar na střechách objektů

Závěr

Ať již jsou názory lidí na solární články různé, já si stále myslím, že mají velkou budoucnost nejen v energetice, ale i v oblasti napájení přenosných spotřebičů a kapesní elektroniky. Rostoucí účinnost slunečních článků a zároveň snižující se spotřeba a napájecího napětí elektroniky k tomu směřuje. Proč by třeba notebook nemohl mít opačnou (vnější) stranu LCD displeje pokrytou solárními články, které by ulehčovaly vnitřnímu akumulátoru jeho práci a prodloužily tak jeho životnost ? Právě v místech, kde jej nejčastěji používáme bez připojení na síťové napájení, bývá často dost světla. Stačí tedy k tomu mít jen dostatečně lehké, tenké a ohebné solární články. Nebo proč by solární panýlek na tašce nemohl dobíjet třeba MP3 přehrávač nebo mobil ? Vybitý mobil někde venku bez možnosti dobití naštve snad každého. Možností využití solárních článků je opravdu nepřeberné. A pokud se budou masově prodávat, využívat a tím i vyrábět, cena půjde rapidně dolů. Cesta lidí k masivnímu použití solárním článkům podle mě vede spíše přes spotřební elektroniku a automatizaci než energetiku.

 

Antonín Vojáček
vojacek@ hwg.cz

DOWNLOAD & Odkazy

 

Hodnocení článku: