Panele fotowoltaiczne to rozwiązanie, na które decyduje się coraz większa część społeczeństwa. Zarówno w mieście, jak i na wsi spotyka się coraz więcej gospodarstw domowych, na których znajduje się fotowoltaika, jednak często pojawiają się pytania o zasadę działania takiej instalacji i co to dokładnie jest. W związku z tym dzisiejszy wpis będzie poświęcony temu jak działają panele fotowoltaiczne, jaka jest ich zasada działania i opowiemy o ogniwach fotowoltaicznych.
Co to jest fotowoltaika?
Co to jest fotowoltaika? Jest to najczęściej zadawane pytanie wśród inwestorów, którzy dopiero decydują się na montaż instalacji fotowoltaicznej. Przede wszystkim na wstępie, warto pamiętać o tym, że główne źródło zasilania w naszym kraju pochodzi z elektrowni węglowych. Elektrownie te wykorzystują do wytwarzania energii elektrycznej węgiel, którego zasoby z roku na rok kurczą się, a tym samym cena energii wzrasta. W związku z tym poszukuje się alternatywnych rozwiązań, w tym przypadku chodzi o odnawialne źródła energii. W takim razie co to jest fotowoltaika? Przede wszystkim fotowoltaika to element OZE, czyli chodzi tutaj o gałąź nauki, która polega na produkcji energii elektrycznej z wykorzystaniem paneli fotowoltaicznych, z kolei one pozyskują czystą energię z promieniowania słonecznego. W ten sposób osoby, które mają taką instalację fotowoltaiczną, mogą produkować czystą energię, a tym samym oszczędzając na rachunkach.
Jak działa instalacja fotowoltaiczna?
Jak działa instalacja fotowoltaiczna? Wbrew pozorom zasada działania instalacji fotowoltaicznych jest dość prosta. Panele fotowoltaiczna pozyskuje czystą energię dzięki wykorzystaniu zjawiska, jakim jest efekt fotowoltaiczny. Przede wszystkim wymienione zjawisko polega na tym, że przy wykorzystaniu półprzewodników w panelach, powstaje siła elektromotoryczna. Co to dokładnie oznacza? Dzięki półprzewodnikom cała pozyskana energia zostaje przekształcona w prąd stały, to wszystko dzięki działaniu ogniw fotowoltaicznych, z których właśnie zbudowane są panele fotowoltaiczne. W dalszej części wpisu wyjaśnimy dokładną zasadę działania ogniw fotowoltaicznych.
Jak działają panele fotowoltaiczne?
Jak działają panele fotowoltaiczne? Przede wszystkim panele fotowoltaiczne są zbudowane z ogniw, z kolei one przyczyniają się do tego, że przekształcają promieniowanie słoneczne w energię elektryczną. Działa to na takiej zasadzie, że fotony – inaczej jednostka światła – padają na płytkę krzemową, z której zbudowane są panele fotowoltaiczne, to z kolei powoduje, że fotony są pochłaniane przez warstwę krzemu, w efekcie elektrony są wybijane ze swojej pozycji, w konsekwencji wymusza się na nich ruch. W rezultacie ruch jest odpowiedzialny za przepływ energii. Dzięki całej konstrukcji oraz użyciu półprzewodników, istnieje możliwość, aby połączyć ten proces z całym obiegiem elektronów, które krążą w sieci energetycznej, w ten sposób energia słoneczna zostaje w ostateczności przekształcona w energię elektryczną.
Panele fotowoltaiczne w ten sposób produkują prąd stały, jednak aby w pełni korzystać z wyprodukowanej energii elektrycznej, należy podłączyć falownik, inaczej zwany inwerter, który będzie odpowiedzialny za przekształcenie prądu stałego na prąd zmienny, który będzie można wykorzystać w swoim gospodarstwie domowym. To, jak działają panele fotowoltaiczne, ma duży wpływ na naturalne środowisko, przede wszystkim jest to rozwiązanie, które nie emituje dwutlenku węgla i jest wolne od zanieczyszczeń. Tym samym coraz więcej osób rozważa montaż instalacji fotowoltaicznej na swoich domach oraz tworzy się farmy fotowoltaiczne.
Zasada działania ogniwa fotowoltaicznego
Przede wszystkim wymienione wyżej ogniwa fotowoltaiczne pełnią ważną rolę w instalacji PV. Są one odpowiedzialne za przekształcenie promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Ogniwa fotowoltaiczne najczęściej są zbudowane z krzemu. W tym przypadku wymienia się trzy rodzaje tego materiału, krzem monokrystaliczny, polikrystaliczny i amorficzny. Monokrystaliczny charakteryzuje się tym, że ma zwartą strukturę wewnętrzną, to przyczynia się do tego, że zapewnia dużą wydajność. Krzem monokrystaliczny cechuje się o wiele większymi możliwościami przetwórczymi promieniowania słonecznego na prąd. Jedyną wadą jest jego wysoka cena. Z kolei krzem polikrystaliczny charakteryzuje się mniejszą wydajnością, dlatego jest zdecydowanie tańszy. Ogniwa wykonane z krzemu amorficznego charakteryzują się tym, że posiadają dość skomplikowaną i chaotyczną strukturę budowy, dlatego jest to najtańsza wersja ogniwa, która cechuje się dużą ilością wad. W ten sposób najczęściej wydajność modułów fotowoltaicznych jest na poziomie około 9-15 procent.
Ogniwa fotowoltaiczne to dość nowe rozwiązanie i stale się rozwija. W 1999 roku, w Nowym Jorku na jednym z budynków, wykorzystano pierwszy raz w historii ogniwa fotowoltaiczne. Od tamtego momentu ogniwa fotowoltaiczne na tyle się rozwinęły, że zyskały wiele nowych zastosowań i rozwiązań, niegdyś stosowano je tylko i wyłącznie na budynkach mieszkalnych.
