Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Multi-criteria evaluation of technological solutions to improve gas distribution station efficiency

Misevičiūtė Violeta, Tučkus Rapolas, Rogoža Artur

Journal of New Technologies in Environmental Science

|

2023

|

Vol. 7, nr 4

109--120

EN

Due to the global energy crisis, rising energy demand, and climate change, there must be a way to recover energy that is not used for beneficial purposes, reduce primary and final energy consumption, and reduce emissions. The natural gas sector and its transmission networks, including gas distribution stations (GDSs), are an important component of Lithuania's energy sector. Because the gas pressure is reduced by the use of gas pressure regulators (GPR), the energy potential in high pressure gas is not used effectively, the need to heat natural gas is conducted with the use of natural gas boilers, and additional environmental pollution is caused by the use of GDS. The purpose of the study is to analyse GDSs, identify areas where the energy potential is not being exploited and the environment is polluted, and propose reasonable solutions. After reviewing the literature, alternative technological solutions were selected, including turbine expanders, gas preheating systems that were modified from gas boilers to geothermal heat pumps, solar collectors, and photovoltaic solar cells. To evaluate the potential of technological solutions to improve GDS efficiency and reduce emissions, the proposed solutions are analysed according to the multi-criteria analysis that consider solutions proposed from an energy, economic, and environmental perspective. Based on multi-criteria evaluation, the best alternative technological solution for GDS is recommended.

2

Carport fotowoltaiczny do ładowania pojazdów elektrycznych

Małek A., Kowalczyk D.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2016

|

R. 17, nr 11

93--97

PL

Technologia fotowoltaicznych ogniw słonecznych może zostać połączona z technologią pojazdów elektrycznych. Podczas ładowania pojazdów elektrycznych z Odnawialnych Źródeł Energii, jak i podczas ich użytkowania, do atmosfery nie zostają wydzielane żadne zanieczyszczenia. W artykule przedstawiono prototypową konstrukcję carportu przeznaczonego do ładowania pojazdu elektrycznego. Przeanalizowano przebieg generowanej przez system fotowoltaiczny mocy w różnych warunkach pogodowych. W wyniku jej porównania z zapotrzebowaniem prądowym pojazdu elektrycznego podczas procesu ładowania baterii został wybrany optymalny sposób podłączenia carportu do sieci elektrycznej.

EN

The technology of photovoltaic solar cells can be combined with the technology of electric vehicles. During charging electric vehicles with renewable energy sources as well as during their use to the atmosphere are not emitted any pollutions. The article presents a carport prototype designed for charging electric vehicle. Paper analyzed the power course generated by the photovoltaic system in different weather conditions. As a result of the comparison with the current demands of the electric vehicle battery during the charging process the optimal way of connecting carport to the electricity network was discussed.

3

Analiza procesu ładowania pojazdu elektrycznego z fotowoltaicznych ogniw słonecznych

Małek A., Kowalczyk D.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2016

|

R. 17, nr 6

271--275

PL

Artykuł przedstawia realia użytkowania pojazdów elektrycznych. W artykule rozważono możliwości ładowania pojazdów elektrycznych z systemu fotowoltaicznych paneli słonecznych. Badania obejmowały oprócz aspektów technicznych także badanie rynku pojazdów elektrycznych zwłaszcza w Europie i w Polsce. Została przedstawiona także obecna infrastruktura ładowania pojazdów elektrycznych. Zostały opracowane założenia konstrukcyjne do projektu parkingowej wiaty fotowoltaicznej

EN

Paper presents the real aspects of electric vehicles using. The article considers the possibility of an electric vehicle charging by photovoltaic solar panels. The studies included in addition to the technical aspects of the electric vehicle market research, especially in Europe and in Poland. It was presented as the current infrastructure charging electric vehicles. In the end part was presented project of photovoltaic carport.

4

Ocena jakości ogniw fotowoltaicznych z krzemu krystalicznego na podstawie wyznaczonych empirycznie różnymi metodami pomiarowymi wartości rezystancji szeregowej w funkcji temperatury

Klugman-Radziemska E., Modzelewski M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 4

38-41

PL

W niniejszej pracy przedstawiono analizę wpływu wzrostu temperatury na wartość rezystancji szeregowej krystalicznych krzemowych ogniw słonecznych. Na wstępie przedstawiono teoretyczne i praktyczne informacje na temat składników rezystancji szeregowej i jej wpływu na parametry elektryczne ogniw. Dla zbadania wpływu temperatury na wartość rezystancji szeregowej zbudowano dwa stanowiska eksperymentalne, pozwalające na wyznaczanie ciemnych i dynamicznych charakterystyk prądowo-napięciowych ogniw. Na podstawie wyników pomiarów wyznaczono wartość rezystancji szeregowej w funkcji temperatury z zastosowaniem dwóch metod obliczania: metodzie opartej na modelu jednodiodowym, opartej na analizie charakterystyk ciemnych i standaryzowanej metodzie analizy charakterystyk dynamicznych. Wskazano na różnice w otrzymanych za pomocą tych metod wynikach.

EN

In this paper the influence of rising temperature on the series resistance values across crystalline silicon solar cells was considered. In introduction theoretical and practical information about origins and impacts of series resistance on quality parameters of crystalline cells were specified in introduction. In order to prove that temperature of the surface of a crystalline silicon solar cells influences series resistance and to examine the magnitude of that influence, two experimental setups, enabling to collect dark and dynamic current-voltage characteristics, were constructed. On the basis of achieved dark and dynamic characteristics of crystalline silicon solar cells, the value of series resistances versus temperatures of different cells were determined in accordance with two different methods of calculation. The diode forward characteristic method based on one-diode equivalent model of photovoltaic cell under dark conditions and standardized method under illumination was chosen. The differences between them were compared.

5

Obróbka chemiczna, termiczna oraz laserowa w recyklingu ogniw i modułów fotowoltaicznych z krystalicznego krzemu

Radziemska E., Ostrowski P., Cenian A., Sawczak M.

Proceedings of ECOpole

|

2010

|

Vol. 4, No. 1

181--185

PL

W ostatnich latach systemy fotowoltaiczne stają się bardzo popularne na całym świecie jako korzystne dla środowiska rozwiązanie problemów energetycznych. Zagadnienie zagospodarowania zużytych elementów systemów fotowoltaicznych, których ilość w przyszłości może być znaczna, nie zostało do tej pory opracowane. Konieczne jest znalezienie optymalnej metody recyklingu i ponownego wykorzystania wycofanych z użycia elementów składowych systemów PV. W artykule przedstawiono wybrane sposoby prowadzenia recyklingu zużytych lub uszkodzonych modułów i ogniw fotowoltaicznych oraz praktyczne wyniki prac eksperymentalnych z wykorzystaniem metod: chemicznych, termicznych oraz techniki laserowej. Opisano wady i zalety stosowanych technik, pomocne przy optymalizowaniu metody recyklingu dla zastosowań komercyjnych. Proces recyklingu modułów PV wymaga zastosowania dwóch zasadniczych etapów: separacji ogniw PV i oczyszczania ich powierzchni. W procesie separacji ogniwa wchodzące w skład modułu PV zostają rozdzielone w efekcie zastosowania procesów termicznych lub chemicznych. W następnej fazie ogniwa poddaje się procesowi, w którym usuwa się niepożądane warstwy: antyrefleksyjną, metalizację oraz złącze n-p, aby uzyskać podłoże krzemowe, nadające się do powtórnego zastosowania. Etap oczyszczania powierzchni krzemowych ogniw PV prowadzono z zastosowaniem obróbki chemicznej oraz techniki laserowej.

EN

In recent years, photovoltaic power generation systems have been gaining unprecedented attention as an environmentally beneficial method to solve the energy problem. From the economic point view the pure silicon, which can be recapture from the used cells, is the most important material due to its cost and shortage. In the article selected methods of used or damaged module and cells recycling and experimental results are presented. Advantages and disadvantages of these techniques are described, what could be helpful during the optimization of the method. The recycling process of PV module consists of two main steps: separation of cells and its refining. During the first step cells are separated due to the thermal or chemical methods usage. Next, the separated cells are refining. During this process useless layers are removed: antireflection, metallization and p-n junction layer, for silicon base - ready to the next use - gaining. This refining step was realized with the use of chemical and laser treatment as well.

6

Badania właściwości fizykochemicznych kopolimeru pod kątem recyklingu modułów fotowoltaicznych

Radziemska E., Ostrowski P., Janik H., Leszkowski K., Sielicki P.

Proceedings of ECOpole

|

2010

|

Vol. 4, No. 1

187--192

PL

Ogniwa fotowoltaiczne zamyka się w warstwach ochronnych, chroniących je przed szkodliwym oddziaływaniem atmosferycznym. Proces umieszczania ogniw PV w warstwie ochronnej określa się mianem laminowania modułu. Obecnie w procesie laminowania ogniw wykorzystuje się tworzywa sztuczne, polimery (termoplasty). Najczęściej stosowany jest do tego celu kopolimer etylenu z octanem winylu (EVA), który wytwarzany jest w postaci cienkiej folii o grubości nieprzekraczającej kilkuset mikrometrów. Chroni on ogniwa przed szkodliwym oddziaływaniem czynników atmosferycznych. W celu przeprowadzenia recyklingu - odzyskania i powtórnego zastosowania krzemu, z którego wytworzono ogniwa PV - należy oddzielić je z warstw ochronnych. Przed recyklingiem ogniw PV konieczny jest zatem proces umożliwiający delaminację (oddzielenie) ogniw od kopolimeru EVA. W celu opracowania wydajnego i taniego procesu delaminowania wyeksploatowanych, uszkodzonych lub niespełniających wymagań jakościowych modułów PV przeprowadzono badania właściwości fizycznych, chemicznych i mechanicznych tego kopolimeru. Rozważono dwa sposoby usuwania warstwy EVA z ogniw PV: obejmujące procesy chemiczne oraz termiczne.

EN

Solar cell modules employ ethylene vinyl-polymer acetate (EVA) as a sealant. It is used in the form of foil of the thickness less than several hundred micrometers. The process of fixing cells in the protective layer is called encapsulation. To fulfil the recycling process of silicon for the second use during the production of solar modules, cells have to be released from the EVA layer - the degradation of copolymer is needed. The protective layer has to fulfil several basic functions. These include providing structural support and physical isolation of the solar cells, to maintain electrical isolation and to be highly transparent in a selected spectral region, according to the cell technology used. For the devising of efficient and cheap method for EVA degradation, the examination of the copolymer properties was carried out with the special attention given to the optical and mechanical properties. Two methods of EVA layer were considered: with the use of chemical and thermal treatment.

7

Recykling ogniw fotowoltaicznych

Mroziński A.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2010

|

Nr 5

85-86

PL

W artykule przedstawiono problematykę recyrkulacji zużytych ogniw fotowoltaicznych w Polsce i na świecie. Opisano rynek instalacji fotowoltaicznych. Autor przedstawił różne metody recyrkulacji tego typu materiałów.

EN

Issues dealing with recirculation of used photovoltaic solar cells in Poland and in the world are presented in the paper. Market of photovoltaic installations is described. Different recirculation methods of this type of material are presented.

8

Ocena ekonomiczna recyklingu krzemowych ogniw fotowoltaicznych, realizowanego w skali laboratoryjnej

Klugmann-Radziemska E., Ostrowski P., Melcer A.

Ekologia i Technika

|

2010

|

R. 18, nr 6

310-318

PL

W ostatnich latach nastąpił niespotykany jak dotąd wzrost ilości zainstalowanych systemów fotowoltaicznych (PV), które stanowić mogą przyjazną dla środowiska alternatywę dla konwencjonalnych źródeł zasilania. Ze względu na ich wieloletnią gwarancję, udzielaną przez producentów, moduły PV stają się odpadem po 25-letnim okresie eksploatacji. Najcenniejszym materiałem, jaki można odzyskać w procesie recyklingu zużytych lub uszkodzonych modułów jest krzem. Opracowano technologię odzyskiwania płytek krzemowych w procesie, składającym się z następujących etapów: separacja ogniw metodą termiczną, usuwanie warstwy antyrefleksyjnej i metalizacji przedniej oraz tylnej, usuwanie złącza p-n metodą chemiczną. Zoptymalizowano skład mieszanin trawiących z punktu widzenia wydajności i czasu trwania procesu. W artykule przedstawiono analizę korzyści ekonomicznych realizacji opracowanej metody recyklingu ogniw PV z krystalicznego krzemu.

EN

In recent years, photovoltaic power generation systems have been gaining unprecedented attention as an environmentally beneficial method for solving the energy problem. From the economic point of view pure silicon, which can be recovered from spent cells, is the most important material owing to its cost and limited supply. The article presents an economical analysis of chemical method for recycling spent or damaged modules and cells. The recycling of PV cells consists of two main steps: the separation of cells and their refinement. Cells are first separated thermally or chemically; the separated cells are then refined. During this process the antireflection, metal coating and p-n junction layers are re-moved in order to recover the silicon base, ready for its next use. This refinement step was performed using an optimised chemical method. The silicon wafers were used for producing new silicon solar cells, which were then examined and characterized with internal spectral response and current-volt-age characteristics.

9

Chemical, thermal and laser processes in recycling of photovoltaic silicon solar cells and modules

Radziemska E., Ostrowski P., Cienian A., Sawczak M.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2010

|

Vol. 17, nr 3

385-391

EN

In recent years, photovoltaic power generation systems have been gaining unprecedented attention as an environmentally beneficial method to solve the energy problem. From the economic point of view the pure silicon, which can be recapture from the used cells, is the most important material due to its cost and shortage. In the paper selected methods of used or damaged module and cells recycling and experimental results are presented. Advantages and disadvantages of these techniques are described, what could be helpful during the optimization of the method. The recycling process of PV module consists of two main steps: separation of cells and its refining. During the first step cells are separated due to the thermal or chemical methods usage. Next, the separated cells are refining. During this process useless layers are removed: antireflection, metallization and p-n junction layer, for silicon base - ready to the next use - gaining. This refining step was realized with the use of chemical and laser treatment as well.

PL

W ostatnich latach systemy fotowoltaiczne stają się bardzo popularne na całym świecie jako korzystne dla środowiska rozwiązanie problemów energetycznych. Zagadnienie zagospodarowania zużytych elementów systemów fotowoltaicznych, których ilość w przyszłości może być znaczna, nie zostało do tej pory opracowane. Konieczne jest znalezienie optymalnej metody recyklingu i ponownego wykorzystania wycofanych z użycia elementów składowych systemów PV. W artykule przedstawiono wybrane sposoby prowadzenia recyklingu zużytych lub uszkodzonych modułów i ogniw fotowoltaicznych oraz praktyczne wyniki prac eksperymentalnych z wykorzystaniem metod: chemicznych, termicznych oraz techniki laserowej. Opisano wady i zalety stosowanych technik, pomocne przy optymalizowaniu metody recyklingu dla zastosowań komercyjnych. Proces recyklingu modułów PV wymaga zastosowania dwóch zasadniczych etapów: separacji ogniw PV i oczyszczania ich powierzchni. W procesie separacji ogniwa - wchodzące w skład modułu PV - zostają rozdzielone w efekcie zastosowania procesów termicznych lub chemicznych. W następnej fazie ogniwa poddaje się procesowi, w którym usuwa się niepożądane warstwy: antyrefleksyjną, metalizację oraz złącze n-p, aby uzyskać podłoże krzemowe, nadające się do powtórnego zastosowania. Etap oczyszczania powierzchni krzemowych ogniw PV realizowano z zastosowaniem obróbki chemicznej oraz techniki laserowej.

10

Zagospodarowanie proszku krzemowego odzyskanego w procesach produkcji recyklingu uszkodzonych ogniw fotowoltaicznych

Radziemska E., Ostrowski P.

Proceedings of ECOpole

|

2009

|

Vol. 3, No. 1

191--197

PL

Krystaliczny krzem pozostaje nadal dominującym materiałem do produkcji ogniw fotowoltaicznych na całym świecie. Uwzględniając takie czynniki, jak: straty w procesie wzrostu kryształu, straty na etapie topnienia, straty podczas mielenia, odrzuty na etapie kontroli jakości produktu, około 70% stanowi użyteczny materiał. Przyjmując straty, powstające podczas cięcia na płytki na poziomie 35%, ilość odpadu krzemowego w postaci proszku wynosi 8,6 Gg rocznie. Proszek krzemowy, który można odzyskać z wyeksploatowanych, zużytych czy mechanicznie uszkodzonych ogniw i modułów fotowoltaicznych z krystalicznego krzemu, może znacząco zwiększyć ilość obecnie wykorzystywanego odpadu krzemowego w postaci proszku, powstającego przy cięciu. Obecnie wyeksploatowane i zużyte moduły PV trafiają na składowiska komunalne. Od kilku już lat rozwój rynku fotowoltaicznego utrzymuje się na poziomie 30% rocznie. Energetyczne urządzenia fotowoltaiczne projektowane są na 25-30-letni okres eksploatacji i po tym okresie staną się opadem nie tyle groźnym dla środowiska, co zawierającym cenne materiały, między innymi aluminium, srebro i dużej czystości krzem. W artykule przedstawiono wyniki analizy proszku krzemowego różnego pochodzenia i wskazano możliwości technologiczne zagospodarowania proszku krzemowego: jako podstawowego surowca do produkcji nowych ogniw fotowoltaicznych, jako dodatku do stali stopowych, poprawiających ich właściwości mechaniczne (twardość, wytrzymałość na rozciąganie, udarność) oraz jako materiału do wytwarzania ceramiki, z proszków niemetali.

EN

Crystalline silicon continues to be the dominant material for PV production worldwide. Two of the main issues for the silicon photovoltaic industry there are need to solve are: the cost per watt of power generated and the energy payback for PV systems. This cost could be considerably reduced if losses in the sawing process could be reduced or the silicon waste powder (kerf) could be reused, what required special, cost-effective technology. Allowing for factor such as: crystal growth yield loss, unusable melt scrap, grinding losses and recycling of single crystal rejects as feedstock for the PV industry, it is estimated that about 70% of produced silicon represents valuable PV material. Estimating sawing kerf loss produced by wafering silicon ingots on the level of 35%, the amount of silicon waste is about 8,6 Gg p.a. Significant share, which could be in the nearest future carried in to the silicon waste powder, is silicon powder from the recycled solar cells and modules. Within the last few years a strong growth of the photovoltaic market can be observed worldwide. In the paper the results of silicon powder properties analysis are presented. Technological possibilities in the field of reuse of the silicon waste powder of the different origin are indicated. Silicon powder could be utilized as: the raw material in the photovoltaic industry, the addition to alloy steel, improving their mechanical properties (hardness, tensile strength, impact strength) and as the material for ceramic, based on non-metal powders manufacturing.

11

Optymalizacja temperatury, stężeń i typów roztworów usuwających metalizację z fotowoltaicznych ogniw krzemowych w recyklingu modułów PV

Radziemska E., Ostrowski P., Lewandowski W. M., Ryms M.

Proceedings of ECOpole

|

2009

|

Vol. 3, No. 2

495--500

PL

Producenci modułów PV stosują ogniwa monokrystaliczne i polikrystaliczne krzemowe, wyprodukowane w różnej technologii, a tym samym różniące się między sobą. Różnice widoczne są zwłaszcza dla kontaktów elektrycznych. Producenci ogniw wykonują metalizację z zastosowaniem past Al, Ag lub przy jednoczesnym użyciu Al/Ag. Najwłaściwszym podejściem jest dążenie do opracowania uniwersalnych mieszanin trawiących, będących w stanie usuwać poszczególne warstwy z ogniw, w tym: metalizację, warstwę ARC i złącze p-n. Aby zmniejszyć koszty prowadzonej obróbki chemicznej, należy do minimum ograniczyć ilość stosowanych substancji do przygotowania kompozycji trawiących. Większa ilość i różnorodność użytych odczynników zwiększa problem późniejszego zagospodarowania, unieszkodliwienia, recyklingu stosowanych mieszanin trawiących. Podczas wyboru substancji i przygotowania mieszanin należy wziąć pod uwagę wskaźniki związane nie tylko z wydajnością, ekonomicznością, ale także rozszerzyć je o wskaźniki bezpieczeństwa i oddziaływania na środowisko. Należy dążyć również do częściowej lub całkowitej automatyzacji etapu obróbki chemicznej w procesie recyklingu modułów PV. W artykule przedstawiono wyniki dotychczasowych badań nad opracowaniem optymalnej mieszaniny trawiącej.

EN

Photovoltaic solar modules manufacturers use monocrystalline and polycrystalline silicon solar cells, produced in different technologies, which - in the effect - vary between them. Differences are evident particularly for metallization. When making crystalline Si solar cells, Al, Ag metallization and Ag/Al are widely used in order to reduce the electrical resistance of the contact fingers. For the reusability of silicon crystalline solar cells from the used or damaged modules the most important stage, due to requested high quality of materials - is chemical treatment. The process regimes had to be developed in such a way that the high electric properties of the silicon were conserved. In case of crystalline silicon cells, the metallization, antireflective coating and p/n-junction could be removed subsequently by etching. Consequently there is no universal recipe which could be applied generally. The etching recipes have to be adapted to different cell technologies. The main point of the chemical treatment of the thermally separated solar cells and of solar silicon wastes lies in the development of resources protection and environmentally-friendly cleaning processes. The organization of the process conditions arises as a scientific aim from it in line with the economy of the disposal of the applied chemicals. In this article the results of the newer etching mixtures examinations for the silicon crystalline cells have been presented.

12

Recykling i ponowne użycie elementów systemów fotowoltaicznych

Radziemska E., Ostrowski P.

Proceedings of ECOpole

|

2008

|

Vol. 2, No. 1

237--242

PL

Systemy fotowoltaiczne są stosowane na całym świecie jako niezawodne i wydajne układy zasilania zarówno w przemyśle, budownictwie, jak i w urządzeniach codziennego użytku. Średni czas eksploatacji modułów fotowoltaicznych wynosi ponad 25 lat. Wyeksploatowane moduły oraz te, które uległy uszkodzeniu, są obecnie przeważnie składowane na wysypiskach jako odpady przemysłowe lub komunalne, np. jako szkło lub materiał rozbiórkowy, co było dopuszczalne dla niewielkich ilości w przeszłości. Biorąc pod uwagę stale rosnącą produkcję modułów fotowoltaicznych, takie postępowanie może stanowić poważny problem. Zagadnienie zagospodarowania zużytych elementów systemów fotowoltaicznych nie zostało jeszcze dokładnie rozpoznane. Opracowanie technologii recyklingu i powtórnego zastosowania elementów systemów wycofanych z użycia powinno rozwiązać ten problem. Ponieważ żywotność ogniw fotowoltaicznych jest większa niż całych modułów, możliwe jest ponowne użycie ogniw, z wyjątkiem tych, które uległy uszkodzeniu. Poprzez ponowne użycie ogniw można znacznie ograniczyć ilość energii zużytej w procesie ich produkcji i w efekcie zredukować koszt produkowanych modułów. Prosta i tania technologia recyklingu i powtórnego wykorzystania może w niedalekiej przyszłości znacznie obniżyć koszt wytwarzania systemów PV. W artykule przedstawiono niektóre z istniejących technologii recyklingu i powtórnego wykorzystania zużytych lub uszkodzonych modułów fotowoltaicznych oraz perspektywy ich rozwoju.

EN

The average lifetime of PV modules can be expected to be more than 25 years. End-of-life or damaged modules are at present mostly disposed as industrial or municipal waste, eg as glass or construction and demolition material, what was acceptable for the small amounts in the past. The disposal of spent PV systems will emerge as a problem, considering me ever-increasing production of PV modules. Recycling of such modules can be done at about the same costs as disposal. Transportation can be combined with defective modules from production. The standard procedure for module recycling has a positive enyironmental balance, but requires large energy consumption. Because the lifetime of PV celi itself is much longer than that of PV modvle, it is possible to reuse the PV cells, except when the cells are physically damaged. The defects of the modules, which can occur during the exploitation period, can be classified in the following types: glass breakages, the content of damaged cells, laminate defects and defect electrical insulation. By reusing the cells, the significant amount of energy consumed in the manufacture of PV cells can be saved and as a consequence reduce the total cost of PV modules. Simple and low-cost recycling and reuse technologies will contribute in the near future greatly to cut the production cost by reducing drastically the cost of waste disposal. Recovering the silicon wafers from rejected or end-of-life PV modules can lead to economical and environmental benefit. In this paper some of existing recycling and reuse technologies for the used or damaged photoyoltaic modules and predicts to its future development are presented.

13

Obróbka chemiczna krzemowych ogniw słonecznych jako najważniejszy etap w recyclingu modułów fotowoltaicznych

Radziemska E., Ostrowski P., Seramak T.

Proceedings of ECOpole

|

2008

|

Vol. 2, No. 2

468--472

PL

W ostatnich latach systemy fotowoltaiczne stają się bardzo popularne na całym świecie jako korzystne dla środowiska rozwiązanie problemów energetycznych. Problem, jak zagospodarować zużyte elementy systemów fotowoltaicznych, których ilość w przyszłości może być znaczna, nie został do tej pory rozwiązany. Konieczne jest opracowanie metody recyklingu i ponownego wykorzystania wycofanych z użycia elementów składowych systemów PV. W artykule przedstawiono sposób zagospodarowania krzemowych ogniw PV, pochodzących z wycofanych z użycia modułów. Z punktu widzenia wymaganej wysokiej jakości odzyskiwanych materiałów najważniejszym etapem proponowanej metody recyklingu są procesy chemiczne. Warunki prowadzenia procesu muszą być opracowane w taki sposób, aby uzyskać wysoką jakość krzemu z uwzględnieniem jego parametrów elektrycznych. Dla ogniw wykonanych z krystalicznego krzemu prowadzono następujące po sobie procesy usuwania poprzez wytrawianie kontaktów elektrycznych, warstwy antyrefleksyjnej oraz złącza n-p. Składy roztworów trawiących były dostosowywane do różnych rodzajów ogniw krzemowych. Podjęto próby opracowania składu uniwersalnej kąpieli trawiącej, przy czym konieczne okazało się wprowadzanie modyfikacji składu roztworu w zależności od rodzaju ogniw PV.

EN

In recent years, photovoltaic power generation systems have been gaining unprecedented attention as an environmentally beneficial method to solve the energy problem. From the economic point of view the pure silicon, which can be recapture from the used cells, is the most important material due to its cost and shortage. In this article the issue of the reusability of silicon crystalline solar cells from the used or damaged modules has been proposed. The most important stage of this method, due to requested high quality of materials - is chemical treatment. The process regimes had to be developed in such a way that the high electric properties of the silicon were conserved. In case of crystalline silicon cells, the metallization, antireflective coating and p/n-junction were removed subsequently by etching. But there is no universal recipe which could be applied generally. The etching recipes have to be adapted to different cell technologies.

14

Badania rozkadu temperatury na powierzchni oświetlonego i obciążonego modułu fotowoltaicznego

Radziemska E., Ostrowski P., Polek-Pasternak K.

Proceedings of ECOpole

|

2008

|

Vol. 2, No. 2

461--466

PL

Krystaliczny krzem pozostaje nadal dominującym materiałem do produkcji ogniw fotowoltaicznych na całym świecie. Parametry eksploatacyjne obciążonego modułu ogniw fotowoltaicznych zależą od rezystancji obciążenia, nasłonecznienia i temperatury modułu. Temperatura powierzchni modułu fotowoltaicznego, która stanowi powierzchnię absorbującą promieniowanie słoneczne, wzrasta w efekcie: absorpcji promieniowania słonecznego (nieaktywnej absorpcji fotonów, która nie prowadzi do generowania par nośników ładunku), rekombinacji par elektron-dziura, przepływu fotoprądu (ciepło Joule’a-Lenza generowane jest w efekcie przepływu prądu przez rezystancję szeregową złącza p-n). Badania rozkładu temperatury z użyciem kamery termowizyjnej prowadzono dla 7 modułów PV z krystalicznego krzemu (mono- i polikrystalicznych) róŜnych producentów oraz układu hybrydowego PV/T, który stanowi moduł ogniw fotowoltaicznych z monokrystalicznego krzemu, połączony z kolektorem słonecznym, tworzącym termostatowany układ chłodzenia modułu. System może być ręcznie ustawiany w dwóch płaszczyznach w kierunku padania promieni słonecznych. Eksperyment prowadzono zarówno dla układów z rezystancją zewnętrzną, jak i bez obciążenia.

EN

Crystalline silicon continues to be the dominant material for PV production worldwide. In operation with a small load resistance, the photocell (solarcell) represents a photoelectric current source, whereas in operationwith a great load resistance, the photocell represents a voltage source - electromotive force. Thus the PV power generator (a circuit powered by PV the cell) is affected by the load, illumination and temperature. The temperature of the surface of photovoltaic module, which makes the absorption surface, increase mainly as a result of: absorption of the solar irradiation (non-active absorption of photons, which do not generate electron-hole pairs), recombination of electron - hole pairs, photocurrent (Joule’s heat generated during the current flow in the series resistance of the p-n junction) and parasitic currents. The temperature distribution on the upper surface of a number of mono- and polycrystalline PV modules and PV/T hybrid system as well was examined with the use of thermovision infrared camera. The experiments were conducted in the systems with and without external load.

15

Sun shines also in Poland - PV'S global market and its future in Poland

Radziemska E.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2008

|

Vol. 15, nr 11

1311-1323

EN

Climate change is a key challenge that needs to be tackled by competitive ecotechnologies. One of the methods leading to CO2 reduction in Poland is the substitution of fossil fuels by renewable energy sources. Direct use of energy from renewable energy sources causes a significant reduction in GHGs emissions to the atmosphere. Photovoltaic have a chance to become an important energy supplier for the 21st century in the world. Photovoltaic (PV) sys-tems, generating electricity from solar radiation, are foreseen as a technology option significantly contributing to the sustainable energy supply due to continuous echnological progress and dramatic cost reduction. On the environmental side, compared to fossil-fuel electricity generation, each kW of installed solar PV power annually saves up to 16 kg of NOx and 9 kg of SOx. and offsets between 600 and 2300 kg of CO2, depending on the fuel mix and solar insolation. Since 1998 PV's global market volume bas been growing by around 35 % per year. Solar power can meet 1.1 % of the world's energy demand by 2020 and this could increase to 21 % by 2040. In this paper the progress that bas been made all around the world in the last years and work that needs to be clone, especially in the European countries and in Poland are presented. There are regional differences of PV electricity production in EU27 countries. The action plan of the European Commission as outlined in the White Paper "Energy for the Future: Renewable Sources of Energy" can be supported by a map-based inventory of the resources in EU Member States as well as Candidate Countries. Poland should follow the example of the industrially developed world, where investment in PV systems continues to grow, with most interest focused on the great potential for PV in buildings. The photovoltaic technology offers made social and economic benefits for users in Poland. Paper points out the need to create a long-term strategy for implementing PV systems, necessary changes in the legislation system. The photovoltaic potential of our region from the geographical location point of view is presented. The knowledge transfer, sponsoring organization or participation in topical workshops, international conferences, study visits and exhibitions is necessary between our country and the world's leaders in PV market (US, Germany, Japan). The demand for photovoltaic is also stimulated by changes in the electricity tariffs system, especially by the regulation about buying electricity and beat from renewable energy sources.

PL

Niekorzystne zmiany klimatyczne stanowią wyzwanie do poszukiwania konkurencyjnych ekotechnologii. Fotowoltaika ma szansę stać się ważnym źródłem energii w 21 wieku na całym świecie. Systemy fotowoltaiczne (PV) dostarczają energii elektrycznej w wyniku konwersji energii promieniowania słonecznego i przewiduje się, że wniosą one znaczący wkład w systemy energetyczne dzięki stałemu postępowi technologicznemu w tej dziedzinie i znaczącej redukcji kosztów produkcji. Od 1998 r. obserwuje się 35-procentowy roczny wzrost ilości zainstalowanej na świecie mocy ogniw i modułów fotowoltaicznych. Energia pochodząca z tego źródła ma szansę pokryć 1,1 % światowego zapotrzebowania energetycznego do roku 2020, a dalszy wzrost wykorzystania modułów PV może doprowadzić do pokrycia 21 % potrzeb w roku 2040. W artykule przestawiono przykłady ilustrujące rozwój energetyki fotowoltaicznej, jaki nastąpił w ostatnich latach na świecie i zwrócono uwagę na to, co należy jeszcze zrobić, szczególnie w krajach europejskich oraz w Polsce. Obserwuje się znaczące różnice w udziale energetyki fotowoltaicznej w systemach energetycznych krajów europejskich. Plan rozwoju przedstawiony przez Komisję Europejską "Energia dla przyszłości: odnawialne źródła energii" może być zrealizowany na podstawie zinwentaryzowania stanu obecnego i potencjału wykorzystania tych źródeł energii w najbliższej przyszło-ści w krajach członkowskich Unii Europejskiej oraz w krajach kandydujących. Polska powinna brać przykład z krajów wysoko rozwiniętych, gdzie inwestycje w zakresie fotowoltaiki są z roku na rok coraz większe, ze szczególnym uwzględnieniem olbrzymich możliwości, tkwiących w budownictwie. Technologia fotowoltaiczna daje wiele ekonomicznych i społecznych korzyści dla jej użytkowników, jak znacząca redukcja emisji CO2 i nowe miejsca pracy. W artykule podkreślono konieczność długofalowej strategii wdrażania systemów fotowoltaicznych i niezbędnych zmian w systemie regulacji prawnych. Przedstawiono także potencjalne możliwości wykorzystania promieniowania słonecznego w naszym kraju z punktu widzenia położenia geograficznego. Transfer wiedzy, udział w konferencjach naukowych, warsztatach i wystawach, uczestnictwo w międzynarodowych projektach, wizytowanie ośrodków naukowo-badawczych i uruchomionych instalacji fotowoltaicznych są niezbędne w ramach współpracy między naszym krajem a liderami na rynku PV (Stanami Zjednoczonymi, Niemcami, Japonią). Rozwój fotowoltaiki powinien być również stymulowany poprzez zmiany w systemie taryf na energię elektryczną, szczególnie przez regulację cen skupu energii elektrycznej i cieplnej, pochodzących z odnawialnych źródeł energii.