5.1. Građa i osobine sunca• Sunce je zvijezda glavnog niza, stara 4,6 milijardi godina. • To je ogromna sfera ekstremno vrele plazme, jonizovanog

zraka, 750 puta veća od svih planeta Sunčevog sistema zajedno.

• U nuklearnim reakcijama u njegovom jezgru vodik se pretvara u helijum uz osobađanje ogromne količine energije. Ova energija se postepeno prenosi sa površine Sunca i konačno se sa nje oslobađa.

• Prosječna udaljenost od zemlje 146,9 miliona kilometara, temperatura na površini 5,500 °C, temperatura u jezgru 15 miliona °C.

• Period rotacije (polarni) je 34 zemljina dana, masa je 330,000 puta veća od mase zemlje.

• Solarna energija je naziv za vrstu energije koja se dobija iz sunčevog zračenja.

• Važna otkrića su pokazala da su čak ljudi u antičkom dobu, osim što su koristili solarnu energiju obožavali bogove koji su su se bazirali na Suncu.

• Čuveni naučnik Joseph Priestly je koristio sunčevu svjetlost za završi svoje otkriće i izoluje oksigen čak 1770 godine.

• Početkom 19 vijeka razvijen je takozvani sistem “greenhouse” tj. sistem staklene bašte, koji omogućava biljkama da rastu čak i u zimsko doba.

• Važna otkrića koja su unaprijedila korištenje i efikasnost solarne tehnologije pojavila su se u 19 i početkom 20 vijeka i to pojavom solarne ćelije i solarnih kolektora, sistem solarnih tanjira i tornjeva.

• Struktura sunca:1. Jezgro2. Zona nuklearnih reakcija3. Radioaktivna zona4. Konvenktiva zona5. Fotosfera6. Granule7. Supergranule8. Osilacije 9.Hromosfera 10.Korona 11.Sunčev vjetar

5.2. Struktura sunca• Jezgro Sunca je stabilizovani gravitacioni fuzijski reaktor i

prostire se do oko 30% radijusa Sunca. Temperatura u centru jezgra je oko 15 miliona K gustina materije je oko 150 g/cm3, pritisak je oko 1011 atm. Tu se vrši proizvodnja skoro cjelokupne energije koju Sunce zrači odnosno hidrogen pretvara u helijum.

• Zona nuklearnih reakcija dobila je ime po tome što se u njoj odvija nuklearna reakcija. Temperatura u jezgri je 15,6 miliona kelvina, a pritisak 1016 paskala.

• Nakon jednog centimetra svog puta gama zrake se sudare sa jezgrom atoma ili slobodnim elektronima. Gama zrake raspršuju se na više fotona nižih energija. Zbog ovakvog prenosa energije u jezgri Sunca održava se visoka temperatura. Ovo je zračenje ili radioaktivni prenos energije.

• U vanjskoj oblasti Sunca, atomi mogu da zadrže svoje elektrone zbog niske temperature i jona i čak zbog postojanja neutralnog hidrogena. Visoka neprovodnost predstavlja problem za radijaciju fotona na putu prema naprijed i postavlja se ogroman tempreraturni gradijent koji vodi prema konvektivnoj pojavi. Vanjski omotačSunca je u konvektivnom ekvilibirijumu.

• Vanjsko ograničenje fotosfere je granica vidljivog solarnog diska koje može da se vidi u bijeloj svjetlosti. Većina radijacije koju emituje Sunce nastaje u fotosferi, čija debljina iznosi samo 500 km.

• Granule su najmanja pravilna kretanja Sunčeve materije. Uočavaju se samo u centralnom dijelu Sunčevog kruga.

• Supergranule su granule većih dimenzije. Materija iz dubine dolazi brzinom od nekoliko desetaka pa do 1 km u sekundi.

• Kretanje gasa u najvećim dimenzijama naziva se Sunčeva oscilacija. Primjećuje se kao titranje fotosfere i odvija se na mahove. Najčešći je pet minutni period a prosjek titranja je 4-8 minuta.

• Hromosfera predstavlja polutransparentni sloj gasa koji je vidljiv samo kroz specijalne filtere ili u toku pomračenja Sunca. Nalazi na udaljenosti od oko 5000 km iznad fotosfere i relativno je tanka.

• Za vrijeme totalnog sunčevog pomračenja moguće je vidjeti spoljnu sunčevu atmosferu koja se naziva korona. Korona je vreli gas koja se postepeno stapa u transparentnu interplanetarnu okolinu i tekući prema naprijed predstavlja solarni vjetar.

• Sunčev (solarni) vjetar je struja čestica izbačenih velikom brzinom iz gornjih slojeva Sunčeve atmosfere, uglavnom elektrona i protona.

• Sunčeve pjege su relativno hladna i tamna obilježja na sunčevoj fotosferi čiji krugovi se jasno vide.

• Iz svakodnevnog iskustva znamo da se neko tijelo može zagrijati prisustvom nekog drugog toplijeg tijela.

• Svako tijelo koje ima višu temperaturu od okoline je izvor toplote za tu okolinu i tijela u njoj .

• Debela, savijena bakarna šipka grije se pomoću električne peći na jednom kraju, a drugim krajem je uronjena u posudu s istucanim ledom (sl. 5. 2).

• Ako se pusti da uređaj radi dovoljno dugo, postiže se stacionarno stanje i možemo konstatovati sljedeće:

5.3.Načini prenošenja toplote• Peć neprestano daje toplotnu energiju šipki, a led se topi pa

zaključujemo da se dio energije koju daje peć prenosi šipkom s jednog kraja na drugi.

• Ovaj način prenošenja toplote zove se provođenje ( vođenje) toplote ili kondukcija.

• Dakle , provođenje toplote vrši se u tijelu bez njegovog kretanja.

• Ako ruku stavimo paralelno sa vertikalnim dijelom šipke osjetiti ćemo toplotu iako nema strujanja toplog vazduha.

• Ovaj osjećaj toplote dolazi otuda što površina toplog tijela, u našem slučaju bakrene šipke, zrači elektromagnetne talase koji padaju na ruku, u njoj se apsorbuju i prelaze u toplotu.

• Ovaj način prenošenja toplote zove se zračenje ili radijacija.

• Toplota se prenosi provođenjem kroz čvrsta tijela. • Po kinetičkoj teoriji toplota je povezana sa kretanjem

čestica tijela. • Dakle, provođenje toplote shvaćamo kao prenošenje

energije s jednog kraja tijela na drugi, a pri tome se same čestice ne pomiču s mjesta.

• Uočeno je da su metali najbolji provodnici toplote.• Razlog tome je što se kod metala toplota prenosi

provođenjem uglavnom pomoću slobodnih elektrona, tj. elektrone koji su zbog specijalne strukture kristalne rešetke odvojeni od atoma i molekula.

• Otuda je činjenica da su dobri vodiči elektriciteta i dobri vodiči toplote .

5.4.Provođenje toplote• Pokazalo se da termička i električna vodljivost metala idu

uporedo ( u velikom intervalu temperatura), tj. dobri provodnici toplote su ujedno i dobri provodnici elektriciteta.

• Videman i Franc ( Wiedemann, Franz) su 1853. pokazali da je omjer termičke i električne vodljivosti, kod iste temperature , približno jedan za sve metale, tj.

• gdje je σ-električna vodljivost . • Navedena zakonitost poznata je u fizici kao Videman-

Francov zakon.

5.5.Videman - Francov zakon

T

constλσ⎛ ⎞ =⎜ ⎟⎝ ⎠

• Razlikujemo dvije vrste konvencije. • Prirodna konvekcija prouzrokovana je kretanjem ćestica

fluida zbog razlike u gustoći nastalih nastalih nejednolikom temperaturom.

• Prisilna konvekcija nastaje kada je struja fluida prouzrokovana nekim mehaničkim uređajem- pumpom ili ventilatorom.

• Ako bocu s vodom stavimo na rešo ili metalnu mrežicu iznad plamena, zagriju se prvo oni slojevi vode koji su pri dnu. Zagrijana voda ima manju gustoću od hladne vode , jer se voda pri zagrijavanju širi, pa kako su djelići u tečnostima lako pokretni,to se zagrijanija voda penje, a na njeno mjesto silaze hladniji slojevi.

5.6.Prenošenje toplote strujanjem• Danas nam je poznato da energija koja se širi kroz prostor

od toplog tijela do nas jest energija elektromagnetnih talasa.

• Budići da ta energija zbog razlike u temperaturama prelazi s jednog tijela na drugo, to se ova pojava svrstava u prenošenje toplote.

• Svako tijelo neprestano pretvara energiju sadržanu u kretanju, oscilovanju i rotaciji svojih atoma i molekula u energiju elektromagnetskih talasa.

• Mi tu energiju zraćenja vidimo samo djelomično kad je tijelo usijano, ali ima dosta načina da se utvrdi da se osim vidljivog postoji i nevidljivo zračenje.

5.7.Prenošenje toplote zračenjem

• Svako tijelo neprestano pretvara energiju sadržanu u kretanju, oscilovanju i rotaciji svojih atoma i molekula u energiju elektromagnetskih talasa .

• Mi tu energiju zraćenja vidimo samo djelomično kad je tijelo usijano, ali ima dosta načina da se utvrdi da se osim vidljivog postoji i nevidljivo zračenje.

• Tijelo koje se nalazi na temperaturi ispod temperature usijanja ( <600 oC ) emitira zrake koji se od svijetlosti zraka (vidljivih) razlikuje utoliko što imaju veću talasnu dužinu, odnosno manju frekvenciju od svijetlosni zraka. Zato se nevidljivi toplotni kraci nazivaju infracrvenim zracima.

• Talasna dužina vidljive svjetlosti kreće se od 380 nm do 7800nm .

• Talasna dužina infracrvenih zraka kreće se od 780 nm do 2,2 · 105 nm.

• Infracrveni zraci ponašaju se po istim zakonima geometrijske optike kao i svjetlosni zraci.

• Kao što se različita tijela različito ponašaju s obzirom na propuštanje svjetlosnih zraka, tako isto razna tijela se različito ponašaju i prema toplotnim zracima.

• Tijela koja propuštaju toplotne zrake (npr. NaCl, vazduh ebonit itd.) zovu se dijatermana tijela, a ona koja te zrake upijaju zovu se atermana tijela. (npr. staklo, led, voda).

• Elektromagnetno zračenje , dakle i toplotno zračenje, koje padne na neko tijelo biće u općem slučaju djelomično apsorbirano, djelomično reflektirano i djelomočno transmitirano (propušteno).

• Pored toga što apsorbira zračnu energiju svako tijelo istovremeno i zrači jedan dio dobivene energije.

• Veličina energije izračene (emitirane) sa jedinične površine u jedinici vremena (1s) naziva se emisiona moćili moć emisije i označava sa

E( , T)• Indeksi i T ukazuju na njenu zavisnost od talasne dužine

i apsolutne temperature.

5.8. Zakoni zračenjaE (

λ

, T)

λ

• Zamislimo evakuiranu šupljinu, zatvorenu sa svih strana, čiji su zidovi savršeno nevodljivi za toplotu i nepropusni za zračenje.

• Neka se u takvoj izotermnoj šupljini nalaze dva tijela A i B razlićitih temperatura T1 i T2 , gdje je T1>T2 (sl. 5.17).

• Svako tijelo emitira ali istovremeno i apsorbira toplotne zrake koje emitiraju okolna tijela.

• Hladnije tijelo (u našem slučaju tijelo B) više će apsorbirati zračne energije nego što će je samo emitirati pa će se ono zagrijavati.

• Naprotiv toplije tijelo (u našem slučaju A) će više emitirati toplotne energije nego što će se zato ono hladiti.

5.8.2.Kirhofov zakon zračenja

• Nakon dovoljno digog vremena postiže se stacionarno stanje , u kojem oba tijela u istim vremenskim razmacima primaju istu onoliku količinu energije koliku gube zračenjem.

• U tom stanju temperatura će se izjednaćiti, odnosno uspostaviče se termička ravnoteža.

• Ovakvo ravnotežno stanje je stabilno. • Ovaj stav nazivamo principom ravnoteže toplote u

kretanju ili Prevoovim principom izmjene (Prevost, 1809).• Na osnovu ovog stava Kirhof je izveo svoj zakon zračenja.

• Prvu zakonitost uočio je Jozef Štefan ( Slovenac iz Celovca, profesor fizike na univerzitetu u Beču, 1835-1893).

• Analizirajuči ekspermentalne podatke (1879) on je došao do zaključka da je energetska jačina svjetljenja I tj, ukupni fluks zračenja svih talasnih dužina proizvoljnog tijela proporcionalan sa četvrtim stepenom apsolutne temperature.

• Austrijski fizičar Ludvig Bolcman, Štefanov učenik (Ludwig Boltzmann) polazeći od termodinamičkih postavki teoriski je našao (1884) da je energetska jačina svijetljenja apsolutno crnog tijela, tj, ukupna moč zračenja svih talasnih dužina:

5.8.3.Štefan-Bolcmanov zakon

• gdje je - konstanta, a T – apsolutna temperatura. • Prema tome , zaključak do kojeg je došao Jozef Štefan za neka

tijela ( sa apsolutnom crnim tijelom nije ekspermentisaa) pokazao se promjenjiv samo na apsolutno crno tijelo.

• Zakon (5. 18) dobio je ime Štefan-Bolcmanov zakon, a konstanta proporcionalnosti – naziva se Štefan-Bolcmanova konstanta. Njena eksperimentalna vrijednost iznosi:

• Prema Štefan-Bolcmanovom zakonu emisiona moć nekog tijela vrlo brzo raste sa temperaturom.

4

0

( , )I f T d Tλ λ σ∞

= =∫

82 45,672 10 W

m Kσ −= ⋅

• Austrijski fizičar Vin ( W.Wien, profesor fizike u Beču) je1893. postavio drugi zakon zračenja crnog tijela koji upućuje na karakter Kirhofove funkcije f( ,T).

• Vin je koristeči termodinamične zakonitosti zaključio da bi spektralna raspodjela energije zračenja trebala da bude slična Maksvelovoj raspodjeli brzina.

• Našao je da emisiona moč apsolutno crnog tijela ima oblik:

• gdje su c1 i c2 radijacione konstante. • Ova funkcija dobro se slaže za kraće talasne dužine sa

ekspermentalno nađenom raspodjelom.

5.8.4.Vinov zakon pomjeranja

λ

15

2

1( , )

T

cf Tcl λ

λλ

= ⋅

• Rejli i Džins (Rayleih i Jeans ) 1900. su pokušali da odrede funkcije f( , T) polazeći od zakona klasične statike o ravnomjernoj raspodjeli energije po stepenima slobode .

• Prema klasičnoj fizici svakom stepenu slobode odgovara energija 1/2KT , gdje je k-Bolcmanova konstanta, a T -apsolutna temperatura.

• S obzirom da elektromagnetnim oscilacijama odgovaraju dva oblika energije:

• električna i magnetna, saglasno zakonu ravnomjerne raspodjele energije po stepenima slobode, svakoj elektromagnetnoj oscilaciji je moguće pridružiti dva stepena slobode, odnosno energiju

5.8.5.Rejeli-Džinsov zakon

λ

122

kT kT⋅ =

• Njemački fizičar Maks Plank (Max Planck, 1858-1947) je najprije empirijski 1900. godine našao oblik funkcije f( , T) .

• On je u nazivnik Vinove formule

• dodao minus jedan, tj. koristio se formulom

• i podešavao radacione konstante c1 i c2 sve dok nije dobio slaganje sa ekspermentalnim podacima.

• Takva formula slagala se u cijelom opsegu talasnih dužina sa ekspermentalnim podacima, a u graničnim slučajevima (za duge i kratke talase) prelazila u Rejli- Džinsovu, odnosno Vinovu formulu.

5.8.6.Plankov zakon

λ

2

15

1( , )cT

cf Tl λ

λλ

= ⋅

2

15

1( , )1

cT

cf Tl λ

λλ

= ⋅

−

• Tehnologija solarne energije koristi energiju koja dolazi od sunca.

• Unutar sunca, hydrogen atomi jedinjenjem stvaraju helium i taj proces proizvodi ogromnu količinu toplote koju mi osjetimo na Zemlji.

• Jezgro Sunca ima temperaturu 36,000,000 F (20,000,000 C). • Površina sunca se naziva fotosfera i posjeduje temperature

od 10,000 F (5,538 C). • Energija koju Sunce proizvodi treba da putuje 150,000,000

kilometara da bi dotakla površinu Zemlje.• Ljudi na zemlji ne osjećaju punu snagu Sunca, jer gornja

atmosfera Zemljine kugle dosta zadržava sunčevu toplotnu snagu.

5.4.1. Pasivni solarni sistemi• Pasivni solarni sistemi su prvenstveno razmatrani prilikom

dizajniranja građevina, kuća i osvjetljenja. • Pasivni solarni dizajn se fokusira na postavljanje prozora,

ventilacije i izolacije na kuće ili neke druge građevine da bi se smanjila potreba za električnom energijom korištenjem sunca.

• Načela aktivne i pasivne izgradnje zgrade mogu se podijeliti u tri skupine:– načela solarnog grijanja– načela solarnog hlađenja.– načela korištenja dnevnog svjetla danju i hladne (štedljive) rasvjete

noću

• Aktivni solarni sistemi se sastoje od solarnih kolektora (poznati i kao solarni paneli) koji se prvenstveno koriste za solarne grijače tople vode, solarne ćelije koje proizvode električnu energiju i koncentrisane solarne elektro sisteme (tzv. solarni termalni sistemi) koji isto tako proizvode električnu energiju ali daleko više nego solarne ćelije.

• Solarni kolektori se prvenstveno koriste za apsorpciju solarne energije za korištenje u solarne grijače vode.

• Međutim, oni se mogu koristiti i za grijanje građevina čak i da se napravi energija za hlađenje građevina. Iako se svi solarni kolektori ne koriste uvijek u aktivnim solarnim energetskim sistemima, daleko se češće koriste u aktivnim nego u pasivnim solarnim sistemima.

5.4.2.Aktivni solarni sistemi• Dvije osnovne uloge solarne termalne energije su grijanje i

proizvodnja električne energije. • Kada bi samo 1% svjetskih pustinja prekrili sa solarnim

termoelektranama bili bismo u mogućnosti da podmirimo potrebe cijelog svijeta za jednu godinu.

• U današnje vrijeme, solarna termalna energija se koristi za zagrijavanje fluida, budući da solarna fotonaponska energija koristi poluprovodnike da bi pretvorila sunčevu energiju direktno u električnu i ona ima prednost u odnosu na solarnu fotonaponsku energiju zbog toga što je jeftinija.

• Inače prednosti i nedostaci ova dva tipa solarne energije su veoma slični.

5.5.Solarna termalna energija

• Osnovni principi direktnog iskorištavanja sunčeve energije su:– Solarni kolektori – za zagrijavanje vode u prostorijama i bojlerima – Koncentrisanje sunčeve energije – upotreba u velikim energetskim

postrojenjima– Fotonaponske ćelije – direktno pretvaranje sunčeve energije u

električnu

5.6. Iskorištavanje sunčeve energije• Solarni kolektori su specijalna vrsta razmjenjivača toplote koji

transformišu energiju solarnog zračenja u unutrašnju energiju prenosnog medijuma.

• Glavna komponenta bilo kojeg solarnog sistema je solarni kolektor.

• Ovo je uređaj koju upija prispjelo solarno zračenje, pretvara ga u toplotu i šalje tu toplotu prema fluidu (najčešće je to zrak, voda ili ulje) koja teče kroz kolektor.

• Prikupljena solarna energija se prenosi tečnošću, bilo da je direktno kroz toplu vodu ili opremu za klimatizaciju prostora ili rezervoara za skladištenje energije, iz kojeg se može iskoristiti za korištenje u toku noći ili u vrijeme oblačnih dana.

5.7. Solarni kolektori

• Raspored cijevi u kolektorima sa ravnom pločom:

• a) Vijugave-nalik na zmiju, • b) cjevaste paralelne i • c) valovite

5.7.1.Kolektori sa ravnim pločama• Koncentrovani solarni sistemi su sistemi sa stepenom

korisnosti koji koriste ogledala da bi koncentrovali solarnu energiju blizu 50 do 10,000 puta na solarnim panelima, pa prema tome stvarajući dovoljno visoku temperaturu fluida proizvode paru za turbine koje pokreću elektro generatore.

• Koncentrisanje sunčeve energije uz pomoć paraboličnih tanjira, korita ili energetskih tornjeva može obezbjediti toplotne procese za komercijalne i industrijske svrhe.

• Trenutno su u upotrebi tri tehnologije koje se koriste u koncentrisanju sunčeve energije (Concentrating solar power – CSP) i to:– Parabolična korita– Parabolični tanjir i– Energetski toranj.

5.8.Koncentrisanje sunčeve energije

• Parabolična korita su dizajnirana na način da prilikom okretanja prema Suncu direktno, sve svjetlosne zrake koje padaju na zakrivljenu površinu korita se reflektuju tako da prolaze linijom koja se proteže čitavom dužinom centralne ose korita.

• Cijevi su ugrađene tako da se podudaraju sa ovom linijom a napunjene su najčešće sa uljem.

• Kako se tečnost kreće kroz cijev, ona upija termalnu energiju koja se količinski povećava.

• Za vrijeme dok tečnost pređe razdaljinu od ulazne do izlazne tačke sistema za refleksiju, njena tečnost dostiže temperaturu i do 400°C.

5.8.1.Parabolična korita• Parabolični tanjir je veoma atraktivno rješenje za udaljene

samostojeće postavke. • Trenutno predstavlja jedno od najpogodnijih opcija za

ugradnju kada govorimo o koncentrovanju sunčevih zraka u jednoj tački i može proizvesti veće temperature.

• Komercijalno se proizvodi od malog broja vati do nekoliko kilovata na temperaturama visokim i do 800°C.

• Solarni sistem sa paraboličnim tanjirom pretvara sunčevu energiju u električnu energiju koristeći mnoštvo ogledala postavljenih u obliku velikog tanjira.

5.8.2.Parabolični tanjir

• Ova vrsta konfiguracije koriste kompjuterski kontrolisano polje ogledala za fokusiranje sunčevog zračenja na centralni toranj, koji onda pokreće glavni generator.

• Do sada su napravljeni sistemi koji imaju izlaznu snagu i iznad 10 MW.

• Ti novi sistemi imaju i mogućnost rada preko noći ipo lošem vremenu tako da spremaju vruću tekućinu u vrlo efikasan spremnik.

5.8.3.Energetski toranj• Fotonaponski uređaji ili solarne ćelije direktno pretvaraju

sunčevu svjetlost u električnu energiju. • Ćelije su načinjene od poluprovodnih materijala i najčešće

od silikona. • Fotonaponska tehnologija je originalno razvijena da bi

obezbjedila energiju za satelite. • Tačno određeni razvoj je bio skoncentrisan na

monokristalni silikon koji je okarakterisan kao prilično efikasan u konverziji, posjeduje dobru stabilnost, dugotrajnost ali veoma velike troškove proizvodnje.

• Trenutna istraživanja i razvoj je fokusiran na amorfne silikonske ćelije.

5.10.Fotonaponske solarne ćelije

• Solarne ćelije su uglavnom sačinjene od silikona (Si). • Komercijalni čisti silikon, Si, ima koncentraciju primjesa atoma

od i električnu otpornost . • Silikonski atom ima 14 elektrona, grupisanih u orbiti oko jezgra

(prikaz na slici 5.40) • Unutrašnje orbite mogu sadržavati 2 i 8 elektrona svaka

naizmjenično i u silikonskom atomu ove orbite su pune i tijesno omeđene.

• Vanjska orbita može isto da sadrži do 8 elektrona, međutim u silikonu, ova orbita nije puna i sadrži samo 4 elektrona.

• Elektroni u unutrašnjim, popunjenim orbitama, nazivaju se stabilnim elektronima.

5.11. Osobine silikona

Jezgro

Elektroni

• Energija u obliku solarne radijacije može osloboditi svoju energiju ovim elektronima.

• Kada fotoni solarne radijacije napadnu spoljašnji omotačelektron se prenosi tj. uspostavlja se energija.

• Dolazeći fotoni gube određenu količinu energije potrebne za izbacivanje elektrona iz omotača.

• Ako dolazeći foton ima dovoljnu količinu energije da izbaci elektron, tada će foton biti poništen i proizveden slobodni elektron.

• Ukoliko je energija fotona veća od uvezane energije elektrona tada će elektron uzeti samo energiju potrebnu da se otrgne od omotača elektrona.

• Ostatak energije će se u silikonu pojaviti kao toplota.

5.11.1. Fotoelektrični efekat

• Konvencionala silikonska ćelija je debljine približno 400 mikrometara.

• Zadnji dio sadrži P tip silikona dopiran sa jednim dijelom po milionu borona.

• Prednja površina ćelije je načinjena od N tipa silikona dopiranog sa hiljaditim dijelom fosfora na dubini od jednog mikrometra.

• Ukoliko svjetlost sa viškom energije padne na silikon uređen da formira p-n spoj i prodre do tačke u blizini spoja, tada se zbog fotonaponskog efekta stvaraju slobodni elektroni.

5.11.2. Osobine silikonske ćelije• Oni koji su van uticaja električnog potencijala PN spoja

ponovo se sjedinjuju dok su oni između, odvojeni sa šupljinama napregnutim prema dijelu P tipa i elektronima prema dijelu N tipa.

• Ovi elektroni se momentalno kreću pod uticajem elektro polja PN spojeva.

• Elektroni nastavljaju da se kreću kroz ćeliju prema površini ćelije.

• Ovi elektroni će biti prikupljeni uz pomoć metalne mreže i električna struja će teći ukoliko je mreža povezana sa metalnim kontaktom na drugoj strani ćelije sa vanjskim strujnim kolom.

• Postoji nekoliko tipova FN ćelija su a to: monokristalne, polikristalne i amorfni silicij.

• Proizvodni proces monokristalne solarne ćelije se ogleda u tome da se od ingota monokristalnog silicija uz pomoćdijamantske oštrice sijeku pločice debljine 200 do 400.

• Te pločice se dalje sijeku u pravougaone ćelije da bi se maksimizirao broj ćelija koje mogu da se montiraju jedna uz drugu na panelu.

• Monokristalna FN ćelija je plave ili crno-sive boje. Na rubovima svake ćelije je bijela podloga.

• Ova podloga je providna i stvara model koji jelako vidjeti.

5.12.Tipovi fotonaponskih ćelija• Proces proizvodnje polikristalnih fotonaponskih ćelija je

relativno brz i jeftin. • Proizvode se od polikristalnog silicijuma poluprovodničke

čistoće u obliku trake u više različitih metoda kao što su: trake sa definisanom ivicom, rastom slicijuma na keramici, metodom rotirajućeg kalupa itd.

• Polikristalane FN ćelije su pravougaonog oblika i obojene svetlucavo plavom bojom i bez bijele vidljive pozadine.

• Prema tome, ove FN ćelije izgledaju daleko jednoličnije od monokristalnih FN ćelija.

5.12.2. Polikristalne FN ćelije

• Prvu solarnu ćeliju od amorfnog silicijuma formirao je 1974. godine D.E. Carlson u RCA laboratoriji u SAD.

• Prva komercijalna a-Si solarna ćelija pojavila se 1980. godine i imala je efikasnost 3%.

• Ovaj tip FN je manje trajan i ne tako efikasan za pretvaranje sunčeve svjetlosti u energiju i danas nije baš običaj da se koristi.

• Ipak, mnogi eksperti vjeruju da je ovaj vid ćelija budućnost tehnologija FN ćelija zbog toga što koristi malo materijala za poluprovodnik, ne iziskuje mnogo energije da se napravi i daleko je jednostavniji za masovnu proizvodnju u odnosu na druge FN ćelije.

5.12.3. Amorfni silicijum FN ćelije• Fotonaponska energija je jedna od najbrže rastućih tehnologija

obnovljive energije; godišnja proizvodnja ćelija rasla je desetostruko od 50 MW u 1990 godini, do 500MW u 2003 godini i raste i dalje do danas.

• U Europskoj Uniji trenutno je 40% godišnji rast instalirane snage fotonaponskih ćelija.

• To se naizgled čini kao velik rast, ali u suštini radi se o veoma malim količinama, pa rast od 40% ne utiče posebno na ukupnu zastupljenost takvih izvora energije.

• U 2000. godini u Evropskoj Uniji bilo je instalirano 183.5 MWp, a to je 43.6% povećanja u odnosu na 1999. I u tom području Njemačka je sa 113.8 MWp (uključujući 100 MWp priključenih na električnu mrežu) vodeća država u Europi.

5.13.Primjena fotonaponskih ćelija

• Teoretski potencijal sunčeve energije u BiH iznosi oko 74.65 PWh što je 1.250 puta veća količina energije od ukupno potrebne primarne energije FBiH u 2000. godini.

• Može se reći da BiH predstavlja jednu od povoljnijih lokacija u Evropi kada je radijacija Sunčeve energije u pitanju.

• Prema dostupnim podacima Sunce godišnje preda, na 1m2

horizontalne plohe, na sjeveru BiH oko 1.240 kWh energije, a na jugu zemlje oko 1.600 kWh energije.

5.14. Solarni potencijal u BiH