Ogniwa fotowoltaiczne

Fotoogniwa krzemowe

Panele słoneczne składają się z szeregowo ułożonych ogniw, które odpowiedzialne są za wyprodukowanie prądu stałego. Ich położenie gwarantuje powstanie większego napięcia elektrycznego, dlatego też rzadziej wykorzystuje się połączenia równoległe. Ogniwa fotowoltaiczne, znane również jako fotoogniwa słoneczne, to półprzewodniki wykonane przede wszystkim z krzemu. Jest to jeden z najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków na Ziemi, przez co jego wykorzystanie w panelach nie wpływa negatywnie na środowisko.

Można wyróżnić trzy główne rodzaje fotoogniw krzemowych:

• ogniwa monokrystaliczne,
• ogniwa polikrystaliczne,
• ogniwa amorficzne.

Różnią się one przede wszystkim stopniem wydajności, jaki są w stanie osiągnąć, co przekłada się na ich cenę.

Wydajność ogniw a cena

Ogniwa monokrystaliczne stosuje się przy wyższym zapotrzebowaniu na moc elektryczną. Jest to najbardziej wydajny system, którego żywotność jest o wiele dłuższa, niż w przypadku pozostałych typów. Jednak im niższe warunki termalne, tym mniej prądu stałego jest w stanie on wyprodukować.

Ogniwa polikrystaliczne umożliwiają wykorzystanie równoległego ułożenia, osiągając przy tym niższą sprawność działania, niż to można zauważyć w postaci monokrystalicznej. Jednak dzięki niższym kosztom oraz uproszczonym procesie produkcyjnym, jest to najczęściej wykorzystywane rozwiązanie w panelach fotowoltaicznych.

Ogniwa amorficzne, znane również jako cienkowarstwowe, są rzadko wykorzystywane w domostwach, czy też większych urządzeniach, co spowodowane jest ich bardzo niską sprawnością. Krzem jest bardzo drogim surowcem, a w tego rodzaju fotoogniwach wykorzystuje się go znacznie mniej, co również wpływa na całościowy koszt.

Efekt fotowoltaiczny

Pozyskiwanie energii słonecznej przez panele zachodzi w procesie znanym jako zjawisko lub też efekt fotowoltaiczny. Opiera on się przede wszystkim na właściwościach krzemu oraz wchodzących z nim w reakcję promieni słonecznych. Fotony, czyli elementarne cząstki światła, mogą:

• odbić się od płytki,
• przejść przez płytkę, nie powodując żadnej reakcji,
• uderzyć w płytkę.

Właśnie ta ostatnia reakcja jest częścią efektu fotowoltaicznego. Fotony po uderzeniu w ogniwo krzemowe, zostają przez nią w pełni zaabsorbowane. W ten sposób powstaje para elektronów, które zostają rozdzielone od siebie poprzez zawarte w panelu pole elektryczne. To właśnie dzięki temu ruchowi elektronów pojawia się napięcie elektryczne.

Naukowcy nadal poszukują surowca, który mógłby zastąpić krzem w efekcie fotowoltaicznym, ponieważ pomimo swojego częstego występowania jest on bardzo drogi. Znalezienie alternatywnego rozwiązania mogłoby znacznie obniżyć koszty instalacji fotowoltaicznych, a przez to zwiększyć ich powszechność.

Zachęcamy również do zapoznania się z naszym artykułem: panele monokrystaliczne a polikrystaliczne.