SMG-4450 Aurinkosähkö

Samankaltaiset tiedostot
SMG-4450 Aurinkosähkö

DEE Aurinkosähkön perusteet

DEE Aurinkosähkön perusteet

SMG-4300: Yhteenveto toisesta luennosta. Miten puolijohde eroaa johteista ja eristeistä elektronivyörakenteen kannalta?

DEE Aurinkosähkön perusteet

SÄHKÖENERGIATEKNIIIKKA. Harjoitus - luento 6. Tehtävä 1.

SMG-4300: Yhteenveto kolmannesta luennosta. PN-liitokseen perustuva aurinkokenno on kuin diodi, jossa auringonsäteily synnyttää estosuuntaisen virran.

SMG-4300: Yhteenveto viidennestä luennosta

ARTO HILTUNEN AURINKOKENNON MAKSIMITEHOPISTEEN RIIPPUVUUS TOIMINTAOLOSUHTEISTA Kandidaatintyö

SMG-4450 Aurinkosähkö

DEE Aurinkosähkön perusteet: harjoitustyö

AURINKOPANEELIT. 1. Aurinkopaneelin toimintaperiaate. Kuva 1. Aurinkopaneelin toimintaperiaate.

SMG-4450 Aurinkosähkö

DEE Aurinkosähkön perusteet

TASASUUNTAUS JA PUOLIJOHTEET

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

SMG-4450 Aurinkosähkö

DEE Aurinkosähkön perusteet

DEE Aurinkosähkön perusteet

DEE Aurinkosähkön perusteet

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

SÄHKÖ KÄSITTEENÄ. Yleisnimitys suurelle joukolle ilmiöitä ja käsitteitä:

PUOLIJOHTEISTA. Yleistä

AURINKOSÄHKÖ AURINKOPANEELIT MONIKITEINEN - SI-ESF-M-BIPV-SM-P156-48

SMG-4300: Yhteenveto ensimmäisestä luennosta

SMG-4450 Aurinkosähkö

AURINKOSÄHKÖ AURINKOPANEELIT MONIKITEINEN - SI-ESF-M-NE-P-20W

AURINKOSÄHKÖPANEELI YKSIKITEINEN - SI-ESF-M-M156-72

Sähkötekiikka muistiinpanot

ffiffi O, = aoo,'#...

Luento 2. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Diodit. I = Is * (e U/n*Ut - 1) Ihanteellinen diodi

Aktiiviset piirikomponentit. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

AURINKOSÄHKÖ AURINKOPANEELIT YKSIKITEINEN - SI-ESF-M-BIPV-SM-M125-54

Coulombin laki. Sähkökentän E voimakkuus E = F q

Fysiikan laboratoriotyöt 1, työ nro: 3, Vastuksen ja diodin virta-jänniteominaiskäyrät

TN T 3 / / SÄH Ä KÖAS A IOI O TA T Vi taniemen koulu

SMG-4050 Energian varastointi ja uudet energialähteet

DEE Sähkötekniikan perusteet

vetyteknologia Polttokennon termodynamiikkaa 1 DEE Risto Mikkonen

Aurinkopaneeliston hyötysuhteen käyttäytymisen määrittäminen havaintojen perusteella

TESTIRAPORTTI AURINKOPANEELIEN TARKASTUSMITTAUKSET SCANOFFICE OY Soleras Asko Rasinkoski

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

1. Tasavirta. Virtapiirin komponenttien piirrosmerkit. Virtapiiriä havainnollistetaan kytkentäkaaviolla

SMG-4450 Aurinkosähkö

1 Kohina. 2 Kohinalähteet. 2.1 Raekohina. 2.2 Terminen kohina

CIS OHUTKALVO AURINKOPANEELIT YTM-INDUSTRIAL OY

Oma nimesi Puolijohteet

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Väriaineaurinkokenno (Dye-sensitized solar cell, DSSC) 4. Kennon komponenteista huokoinen puolijohde

Kuva 1. Ohmin lain kytkentäkaavio. DC; 0 6 V.

Elektroniikka. Tampereen musiikkiakatemia Elektroniikka Klas Granqvist

DEE Sähkötekniikan perusteet

Elektroniikka. Mitä sähkö on. Käsitteistöä

FInZEB- laskentatuloksia Asuinkerrostalo ja toimistotalo

Pynnönen SIVU 1 KURSSI: Opiskelija Tark. Arvio

Aurinkosähköjärjestelmän asentaminen. Esa Tiainen, Sähköinfo Oy 2015 SÄHKÖINFO OY

vetyteknologia Polttokennon tyhjäkäyntijännite 1 DEE Risto Mikkonen

kipinäpurkauksena, josta salama on esimerkki.

NIMI: LK: 8b. Sähkön käyttö Tarmo Partanen Ota alakoulun FyssaMoppi. Arvaa, mitä tapahtuu eri töissä etukäteen.

7. Resistanssi ja Ohmin laki

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos

Kuva 6.6 esittää moniliitosaurinkokennojen toimintaperiaatteen. Päällimmäisen

LÄMPÖTILAN MITTAUS VASTUSANTUREILLA

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

SPIRIDON VAMPOULAS AURINKOPANEELITEKNIIKAN SOVELTUVUUS- JA TALOUDELLISUUSTARKASTELU TEOLLISESSA SOVELLUKSESSA

DIODIN OMINAISKÄYRÄ TRANSISTORIN OMINAISKÄYRÄSTÖ

TIETOISKU SUUNNITTELUHARJOITUKSEN DOKUMENTAATIOSTA

Jukka Kitunen Aurinkosähkön soveltuvuus hajautettuun energiantuotantoon Suomessa. Diplomityö

SÄHKÖTEKNIIKKA. NTUTAS13 Tasasähköpiirit Jussi Hurri kevät 2015

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

AURINKOSÄHKÖJÄRJESTELMÄN KEHITTÄMINEN OPETUSKÄYTTÖÖN

Työ 16A49 S4h. ENERGIAN SIIRTYMINEN

SÄHKÖTEKNIIKKA. NBIELS13 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2015

SMG-4500 Tuulivoima. Kolmannen luennon aihepiirit TUULEN TEHO

d) Jos edellä oleva pari vie 10 V:n signaalia 12 bitin siirtojärjestelmässä, niin aiheutuuko edellä olevissa tapauksissa virheitä?

PUOLIJOHTEET tyhjennysalue

AURINKOSÄHKÖN HYÖDYNTÄMISMAHDOLLISUUDET SUOMESSA

Aineopintojen laboratoriotyöt I. Ominaiskäyrät

Fysikaaliset ominaisuudet

Entrooppiset voimat. Entrooppiset voimat Vapaan energian muunnoksen hyötysuhde Kahden tilan systeemit

Johdanto Tavoitteet Työturvallisuus Polttokennoauton rakentaminen AURINKOPANEELITUTKIMUS - energiaa aurinkopaneelilla...

Vastksen ja diodin virta-jännite-ominaiskäyrät sekä valodiodi

MERJA RANTALA SULAKESUOJAUKSEN VAIHTOEHDOT AURINKOSÄHKÖJÄR- JESTELMISSÄ

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Kaksi yleismittaria, tehomittari, mittausalusta 5, muistiinpanot ja oppikirjat. P = U x I

Luento 10: Työ, energia ja teho. Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho

EERO HYÖTYLÄ KESKITETYN AURINGONVALON MONILIITOSAURINKOKENNO- JEN KYTKENTÖJEN MALLINTAMINEN JA TEHON OPTIMOINTI AURINKOPANEELISSA.

Luku Ohmin laki

Analogiapiirit III. Keskiviikko , klo , TS128. Operaatiovahvistinrakenteet

W el = W = 1 2 kx2 1

Erään piirikomponentin napajännite on nolla, eikä sen läpi kulje virtaa ajanhetkellä 0 jännitteen ja virran arvot ovat. 500t.

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I. Verkkojen taajuusriippuvuus: suo(dat)timet

Hapettimen sitoessa elektronin muodostuu pelkistin (hapetin pelkistyy) ja pelkistimen luovuttaessa elektronin muodostuu hapetin (pelkistin hapettuu).

TAMK, VALINTAKOE (12) 6 (6 p.) 7 (6 p.) - Kokeessa saa olla mukana laskin ja normaalit kirjoitusvälineet.

EVTEK/ Antti Piironen & Pekka Valtonen 1/6 TM01S/ Elektroniikan komponentit ja järjestelmät Laboraatiot, Syksy 2003

Aurinkosähkö kotitaloudessa

Transkriptio:

SMG-4450 Aurinkosähkö Kolmannen luennon aihepiirit Aurinkokennon ja diodin toiminnallinen ero: Puolijohdeaurinkokenno ja diodi ovat molemmat pn-liitoksia. Mietitään aluksi, mikä on toiminnallinen ero näiden välillä. Tarkastellaan myös aurinkokennon virta-jännite-käyrän muodostumista. Olosuhteiden vaikutus aurinkokennon toimintaan: Mietitään, miksi ja miten lämpötilan ja säteilytehotiheyden muutokset vaikuttavat aurinkokennon toimintaan. Aurinkokennon hyötysuhde: Mietitään, mitä aurinkokennon hyötysuhde tarkoittaa, ja mitkä tekijät siihen vaikuttavat. 1 AURINKOKENNON JA DIODIN TOIMINNALLINEN ERO (1/4) Puolijohdeaurinkokennot ovat pn-liitoksia, joilla on suuri liitoksen pinta-ala. Elektroniikassa yleisesti käytetty komponentti, diodi, on myös pn-liitos. Diodia käytetään siten, että sen sähkönjohtavuus riippuu diodin yli olevan jännitteen suunnasta. Kun jännite on myötäsuuntaan, diodi johtaa sähköä. Kun jännite on estosuuntaan, diodi ei johda sähköä. Aurinkokenno vastaa rakenteellisesti diodia, mutta aurinkokennoa ei käytetä samalla tavalla kuin diodia. Aurinkokennon yli ei syötetä jännitettä, vaan auringonsäteily synnyttää virran pn-liitokseen. 2 1

AURINKOKENNON JA DIODIN TOIMINNALLINEN ERO (2/4) 3 AURINKOKENNON JA DIODIN TOIMINNALLINEN ERO (3/4) Myötäsuuntaan kytketyssä diodissa elektronit liikkuvat pn-liitoksen sisällä n- puolelta p-puolelle. Mitä voimakkaampi on myötäsuuntainen jännite, sitä suuremmaksi virta kasvaa. Estosuuntaan kytketyssä diodissa elektronit liikkuvat pn-liitoksen sisällä p- puolelta n-puolelle. Estosuuntaisen jännitteen arvo ei juurikaan vaikuta estosuuntaiseen virtaan. 4 2

AURINKOKENNON JA DIODIN TOIMINNALLINEN ERO (4/4) 5 AURINKOKENNON VIRTA-JÄNNITE-KÄYRÄ Aurinkokennon toiminnallinen virta-jännite-käyrä on edellä esitetystä käyrästä se osa, jolla jännite ja virta ovat positiivisia. Tyhjäkäyntijännite V oc on I(V)-käyrän suurin jännitteen arvo. Tällöin pätee I = 0 A. Oikosulkuvirta I sc on I(V)-käyrän suurin virran arvo. Tällöin pätee V = 0 V. Aurinkokennon toiminnan kannalta erityisen kiinnostava on se I(V)-käyrän piste, jossa virran ja jännitteen tulo on maksimissaan. Tämä maksimitehopiste (V m, I m ) kertoo sähkötehon suurimman arvon, joka kennosta voidaan tietyissä olosuhteissa saada. Aurinkokennon maksimisähköteho P max on usein tapana ilmaista V oc :n ja I sc :n avulla täytekerrointa f hyödyntäen: P V I fv I. max mp mp oc sc 6 3

AURINKOKENNON HYÖTYSUHDE Aurinkokennon hyötysuhde on kennosta saatavan sähkötehon ja kennolle tulevan säteilytehon osamäärä. Oheisessa taulukossa on 36 piiaurinkokennon sarjaankytkennästä koostuvan aurinkopaneelin suoritusarvoja. Paneelin ulkomitat ovat 1.19 0.53 m 2, ja noin 90% tästä pinta-alasta koostuu kennoista. Aurinkopaneelin hyötysuhteeksi saadaan: P fv I GA GA max oc sc 0.74 21.4 4.6 12.8%. 1000 0.9 1.19 0.53 7 AURINKOKENNON HYÖTYSUHTEESEEN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT Aurinkokennon hyötysuhde on alle 100%, koska: Fotonin ylimääräinen energia muuttuu lämmöksi (piille max 44%). Toisaalta osalla auringonsäteilyn fotoneista on liian vähän energiaa. Resistiivisten häviöiden vuoksi osa sähköenergiasta muuttuu kennossa ja johtimissa lämpöenergiaksi. Kaikki auringonsäteilyn synnyttämät varauksenkuljettajat eivät saavuta kennon virtakontakteja. Tästä käytetään nimitystä keruuhäviöt. Osa auringonsäteilystä heijastuu kennon pinnasta, ja toisaalta kennon pinnalla olevat metalliset virtakontaktit vähentävät aktiivista pinta-alaa. Kidevirheissä ja puolijohde-metalli-liitoksissa tapahtuu rekombinaatiota. 8 4

OLOSUHTEIDEN VAIKUTUS AURINKOKENNON TOIMINTAAN Kaksi olosuhdemuuttujaa, jotka vaikuttavat merkittävästi aurinkokennon toimintaan, ovat lämpötila T ja säteilyintensiteetti G. Tarkastellaan seuraavassa, miksi ja miten T:n ja G:n muutokset vaikuttavat aurinkokennon toimintaan. Tehdään yksinkertaisuuden vuoksi se oletus, että täytekerroin f pysyy vakiona olosuhteista riippumatta. Kun nyt selvitetään, miten V oc ja I sc riippuvat T:stä ja G:stä, saadaan selville, miten aurinkokennon I(V)-käyrä ja maksimiteho muuttuvat olosuhteiden muuttuessa. 9 LÄMPÖTILAN VAIKUTUS TYHJÄKÄYNTIJÄNNITTEESEEN 10 5

SÄTEILYINTENSITEETIN VAIKUTUS TYHJÄKÄYNTIJÄNNITTEESEEN 11 LÄMPÖTILAN VAIKUTUS V oc :hen JA I sc :hen Lämpötilan kasvu pienentää V oc :tä merkittävästi. Yksittäiselle piiaurinkokennolle pätee dvoc dt 2.3 mv K. Lämpötilan kasvu kasvattaa hieman I sc :tä. Vaikutus ei kuitenkaan ole kovinkaan merkittävä kennon toiminnan kannalta. SÄTEILYINTENSITEETIN VAIKUTUS V oc :hen JA I sc :hen Säteilyintensiteetin ja I sc :n välillä on likimain lineaarinen riippuvuus. I ag jossa a on vakio. sc, Säteilyintensiteetin kasvu kasvattaa hieman V oc :tä. Vaikutus ei kuitenkaan ole kovinkaan merkittävä kennon toiminnan kannalta. 12 6

YHTEENVETO TOIMINTAOLOSUHTEIDEN VAIKUTUKSESTA 13 AURINKOKENNOJEN STANDARDIMITTAUSOLOSUHTEET Jotta eri aurinkokennojen suoritusarvojen vertaileminen on mielekästä, mittaustulokset on ilmoitettava aina samoissa olosuhteissa. Nämä standardimittausolosuhteet (STC, Standard Test Conditions) ovat: AM1.5, T cell = 25 o C, G = 1000 W/m 2. 14 7