Produkujące darmowy prąd ze słońca panele fotowoltaiczne intrygują. Jak to się dzieje, że tak niepozorne elementy są przyczynkiem do rewolucji energetycznej? Tajemnicą jest budowa ogniw fotowoltaicznych, które połączone w moduły tworzą panele. Dowiedz się, jak działają ogniwa fotowoltaiczne i w jaki sposób przekształcają energię słoneczną w energię elektryczną dla Twojego domu lub firmy.
Ogniwa fotowoltaiczne to elementy stworzone z myślą o wdrażaniu w życie zjawiska fotowoltaiki. Odpowiada ono za przekształcanie energii promieniowania słonecznego w prąd elektryczny. Energia słoneczna to wynik reakcji fuzji jądrowych zachodzących we wnętrzu Słońca. Do Ziemi dociera w postaci promieniowania, które daje żyjącym na niej organizmom przede wszystkim światło i ciepło. Światło to może docierać między innymi do paneli fotowoltaicznych i ogniw, z których są zbudowane. Każde ogniwo powstaje z materiału półprzewodnikowego, najczęściej krzemu, który pochłania fotony (jednostki światła). W efekcie elektrony są zmuszane do ruchu i tworzą napięcie elektryczne (prąd stały). W ten sposób z energii słonecznej powstaje energia elektryczna. Po zamianie na prąd zmienny (czym zajmuje się inwerter nazywany również falownikiem) może ona zasilać dowolne instalacje i urządzenia elektryczne.
Jak już wspomniano, ogniwa fotowoltaiczne najczęściej zbudowane są z krzemu. Może to być jednak również np. selen lub german. Zawsze musi to być jednak materiał półprzewodnikowy. Wykonuje się z niego płytkę składającą się z dwóch warstw – wierzchniej (typu „n”, czyli ujemnej) oraz spodniej (typu „P”, czyli dodatniej). Dzieli je półprzewodnikowe złącze p-n. Nad płytką znajdują się elektrody zbierające (ujemne) w postaci siatki przykryte powłoką antyrefleksyjną, a na spodzie elektrody przenoszące (dodatnie) w formie metalowej płytki. Tylko taka budowa ogniwa zapewnia prawidłowe działanie instalacji fotowoltaicznej.
Ogólna budowa ogniw słonecznych zawsze jest taka sama, ale mogą się różnić np. zastosowanymi materiałami czy rozmiarem. Dostępne są też różne generacje i typy ogniw, które wpływają na działanie paneli fotowoltaicznych i ilość produkowanej przez nie energii elektrycznej.
Ogniwa fotowoltaiczne tzw. I generacji to najpopularniejsze ogniwa krzemowe. Wykonane z nich panele są znane jako panele grubowarstwowe ze względu na dość dużą (w porównaniu z innymi rozwiązaniami) grubość płytek krzemowych. W tej kategorii można wyróżnić panele fotowoltaiczne:
Pierwszy wariant jest sprawniejszy (co przekłada się na wyższą produkcję energii elektrycznej), ale również i droższy. Ciemny, niemal czarny kolor panelu oznacza, że budują go ogniwa monokrystaliczne. Panele słoneczne w kolorze niebieskim zbudowane są za z ogniw polikrystalicznych. Wyróżnia je niższa sprawność i niższa cena.
Ogniwa fotowoltaiczne II generacji jeśli wykorzystują krzem, to tylko amorficzny. Mogą być również zbudowane z: tellurku kadmu, mieszaniny miedzi, indu, galu lub selenu. Różnią się nieco procesem produkcji. Dzięki nim tworzy się cienkowarstwowe panele fotowoltaiczne, ponieważ warstwa półprzewodnika absorbującego światło jest bardzo cienka. Wciąż są one jednak stosowane dość rzadko.
Najnowsza, trzecia generacja ogniw fotowoltaicznych jest najbardziej innowacyjna. Budowa ogniwa nie opiera się na złączu p-n, a ładunek powstaje z wykorzystaniem innych (różnych) metod. To jednak technologia, która wciąż nie jest dopracowana. Ogniwa fotowoltaiczne III generacji w praktyce nie są zbyt wydajne w zakresie przekształcania mocy promieniowania słonecznego w energię elektryczną. Dlatego na razie nie są powszechnie stosowane, a badania i testy nad nimi trwają.
To, jak wysoka będzie produkcja energii z fotowoltaiki, zależy od kilku czynników. Pojedyncze ogniwo może wygenerować prąd o mocy od ok. 1 W do 7 W – zależy to bezpośrednio od jego wielkości. Z kolei typ ogniw przekłada się na sprawność całych paneli, czyli ich zdolność do przetwarzania energii słonecznej w elektryczną. Ostatecznie ilość energii uzyskanej z modułów fotowoltaicznych będzie też zależeć od ich umiejscowienia i warunków atmosferycznych. Średnio przyjmuje się jednak, że z 1 kW mocy instalacje fotowoltaiczne produkują ok. 1000 kWh energii rocznie. W związku z tym roczna produkcja z jednego ogniwa mającego moc 1 W wyniesie 1 kWh.
Nie musisz się znać na parametrach ogniw fotowoltaicznych, by korzystać z wydajnej instalacji, która pozwoli Ci na produkcję własnego, ekologicznego prądu. Wystarczy, że skorzystasz z doświadczenia ekspertów Erato Energy, którzy pomogą Ci w doborze odpowiedniej technologii, wykonaniu projektu i montażu modułów w taki sposób, by gotowa instalacja była maksymalnie opłacalna. Sprawdź ofertę i zacznij oszczędzać dzięki własnej produkcji prądu ze słońca!