Panel fotowoltaiczny i fotoogniwo – budowa i działanie

Elektrownie słoneczne to proekologiczne rozwiązanie kwestii zapotrzebowania na prąd każdego człowieka

Spis treści

Elektrownie słoneczne to proekologiczne rozwiązanie kwestii zapotrzebowania na prąd każdego człowieka

Fotowoltaika jest dziedziną nauki, która zajmuje się zagadnieniami przetwarzania energii słonecznej w energię elektryczną. Podstawowym zjawiskiem jest tutaj zjawisko fotowoltaiczne, nazywane również efektem fotowoltaicznym. Po raz pierwszy opisał je już w 1839 roku Aleksander Edmund Becqurel, francuski fizyk i fizykochemik. Na czym polega to zjawisko i jak jest wykorzystywane w elektrowniach słonecznych? Jakie panele fotowoltaiczne wybrać?

Zjawisko fotowoltaiczne

Zjawisko fotowoltaiczne polega na powstawaniu w ciele stałym siły elektromotorycznej. Dzieje się tak w efekcie promieniowania słonecznego  (stąd nazwa: efekt fotowoltaiczny), które pada właśnie na ciało stałe. Elektrownie słoneczne wykorzystują to zjawisko do przetwarzania promieniowania słonecznego w energię elektryczną. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu fotoogniw, czyli ciał stałych o specjalnej konstrukcji, które umożliwiają ten proekologiczny proces.

Fotoogniwo

Fotoogniwo to pojedynczy element, który składa się na panel fotowoltaicznyFotoogniwo to niewielki element zbudowany z płytki krzemowej, w górnej części której umieszczone są elektrody ujemne (tzw. zbierające), a  w dolnej części – elektrody dodatnie (tzw. przenoszące). Miedzy wierzchnią i spodnią warstwą krzemu znajduje się półprzewodnikowe złącze „p-n” (positive – negative). Budowa pojedynczego fotoogniwa jest wiec dosyć prosta. Moc pojedynczego fotoogniwa zależy bezpośrednio od jego wielkości – pojedyncze ogniwo może mieć wielkość od 4×4 cm do 15×15 cm i generować prąd o mocy od 1 do 7 W. Te pojedyncze fotoogniwa wchodzą w skład paneli fotowotaicznych, w których łączą się równolegle i szeregowo. Panele fotowoltaiczne z kolei stanowią podstawowy element przydomowej elektrowni słonecznej. Współcześnie na rynku dostępne jest kilka rodzajów ogniw fotowoltaicznych, m.in. ogniwa I, II i III generacji.

Działanie ogniwa fotowoltaicznego

Promieniowanie słoneczne to strumień fotonów niosących ze sobą energię. Podczas zderzenia fotonów w elektronami dochodzi do zjawiska fotoelektrycznego, podczas którego energia fotonu jest pochłaniana przez elektron, co z kolei prowadzi do zmiany własności elektrycznych materiału i wywołuje powstanie siły elektromotorycznej. W wyniku tych reakcji fizycznych dochodzi do powstania prądu stałego. Człowiek nie jest w stanie z niego jednak skorzystać, dlatego niezbędnym elementem elektrowni słonecznej jest inwerter, który umożliwia przekonwertowanie prądu stałego w prąd zmienny.

Fotoogniwo składa się na panel, a panele to najważniejszy element przydomowej (i nie tylko) elektrowni słonecznej

 

Powiązane artykuły