Jak działa panel fotowoltaiczny?

Słońce to najbliższa Ziemi gwiazda, a także naturalny i najstarszy dostawca energii. Współczesna technologia pozwala wykorzystać słoneczne zasoby energetyczne jeszcze szerzej niż dotychczas – a mianowicie jako dostawca prądu do naszych gospodarstw domowych. W naszym artykule przedstawiliśmy jak działają panele fotowoltaiczne – a mianowicie instalacje, które mają na celu najbardziej efektywnie przekształcić energię słoneczną w energię elektryczną.

Panel fotowoltaiczny – do czego można wykorzystać jego działanie?

Fotowoltaika rozwija się coraz bardziej dynamicznie, wypierając tym samym klasyczne źródła prądu. Obecnie na świecie energia słoneczna stanowi pod względem wielkości trzecie źródło energii odnawialnej. Energia uzyskiwana z promieni słonecznych idealnie nadaje się do zasilania niewielkich urządzeń jak np. lampy, parkomaty, a także tych do podgrzewania wody i ogrzewania pomieszczeń w budynkach. Można więc śmiało stwierdzić, że energię wytworzoną przez panele fotowoltaiczne możemy wykorzystać w praktyce jako źródło energii do wszystkich urządzeń elektronicznych.

Fotowoltaika – jak działa i powstaje?

Panele fotowoltaiczne działają dzięki ogniwom, które konwertują energię słoneczną w elektryczną. Tego rodzaju działanie jest możliwe jedynie wtedy, gdy na ogniwo pada światło słoneczne. Szczegółowo ten proces wygląda tak: foton (minimalna jednostka światła) pada na płytkę krzemową, z której zbudowane są ogniwa fotowoltaiczne. Gdy jednostka światła zostaje pochłonięta przez krzem, ze swojej pozycji wybija elektron, który wymusza ruch. Ruch ten to przepływ prądu elektrycznego. Panele PV produkują prąd stały, więc w celu korzystania z nich musimy zainstalować inwerter (falownik), który zmienia prąd stały na prąd zmienny, dopasowany do paramentów instalacji elektrycznej. Dodatkowo falownik kontroluje i monitoruje pracę paneli, a w razie wykrycia awarii automatycznie ulega wyłączeniu.

Panel fotowoltaiczny – działanie i budowa ogniw fotowoltaicznych

Jak już wcześniej było wspomniane – panele fotowoltaiczne działają dzięki ogniwom fotowoltaicznym, które najczęściej zbudowane są z krzemu. Krzem pod wpływem dostarczania energii zmienia rolę izolatora (materiał, który nie przewodzi elektryczności) w przewodnik. Krzem ze względu na swoją strukturę krystaliczną dzieli się na 3 odmiany:

Krzem monokrystaliczny – ogniwa zbudowane z tego rodzaju krzemu najbardziej efektywnie przetwarzają energię słoneczną w elektryczną. Wszystko przez to, że tego rodzaju przewodnik charakteryzuje się mocno uporządkowaną strukturą pozbawioną wielu defektów. Tego rodzaju moduł monokrystaliczny ma sprawność na poziomie 15-19%. Oznacza to, że energia promieni słonecznych padających na 1m2 zostaje przekształcona w 15% na prąd elektryczny.

Krzem polikrystaliczny – ma większą liczbę skaz i mniej uporządkowaną strukturę. Sprawność modułu polikrystalicznego osiąga 14-16%.

Krzem amorficzny – w przeciwieństwie do poprzednio opisanych przewodników, posiadają chaotyczną strukturę z licznymi wadami. Przez to moduły amorficzne mają niższą sprawność na poziomie 9-14%.

Panele fotowoltaiczne z ogniwami mono i polikrystalicznymi są szczególnie rekomendowane w ogrodach i instalacjach budowlanych na domowych dachach. Dodatkowo należy wspomnieć, że moduły monokrystaliczne są bardziej złożone, a przez to też droższe niż ogniwa polikrystaliczne. Dlatego też właśnie te drugie ogniwa biją rekordy popularności jako elementy przydomowych instalacji fotowoltaicznych.