Czym jest ogniwo fotowoltaiczne? Budowa i wykorzystanie

Rozwiązania w zakresie odnawialnych źródeł energii nieustannie zyskują na popularności. Jedną z takich opcji jest fotowoltaika, na którą decyduje się coraz więcej osób. Według specjalistów pozyskiwanie energii elektrycznej z energii słonecznej to przyszłość, dlatego też widok paneli słonecznych na dachach i na gruncie staje się powszechny. Z fotowoltaiki korzystają zarówno odbiorcy prywatni, jak i przedsiębiorcy. Przed podjęciem decyzji dotyczącej rodzaju instalacji, warto przyjrzeć się jej kluczowym elementom, a jednym z nich jest ogniwo fotowoltaiczne.

 

– Czym jest ogniwo fotowoltaiczne?

– Z czego się składa ogniwo fotowoltaiczne?

– Jak działa ogniwo fotowoltaiczne i jak się je wykorzystuje?

W naszym artykule odpowiadamy na powyższe pytania i rozwijamy poszczególne zagadnienia.

Ogniwo fotowoltaiczne – co to?

Panele słoneczne, które widujemy na co dzień, posiadają dosyć ciekawą budowę. Wbrew pozorom nie wystarczy ich po prostu umieścić na dachu. Niezbędne jest stworzenie odpowiedniej instalacji, dobór podzespołów i profesjonalny montaż. Główną częścią każdego panelu jest ogniwo fotowoltaiczne, czyli inaczej fotoogniwo lub ogniwo słoneczne. Ogniwo fotowoltaiczne to półprzewodnik przetwarzający energię z promieni słonecznych w energię elektryczną. Tym samym dochodzi w nim do konwersji. Pozyskaną energię elektryczną wykorzystuje się do zasilania różnych urządzeń.

Jak działa ogniwo fotowoltaiczne?

Zjawisko fotowoltaiczne pełni kluczową funkcję w zakresie działania paneli. Zachodzi ono wówczas, gdy promienie słoneczne padają na półprzewodnik, czyli na ogniwo. Właśnie dzięki temu dochodzi do produkcji energii. Ogniwo fotowoltaiczne składa się z warstw półprzewodnikowych p i n oraz z warstwy zaporowej, która je rozdziela. Padające na ogniwa promienie słoneczne powodują powstawanie w nim par (elektronów – dziury). W półprzewodniku p występuje niedobór elektronów, czyli dziury elektronowe, a w półprzewodniku n jest ich nadmiar. Energia słoneczna powoduje uwalnianie elektronów z warstwy p do n. To z kolei sprawia, że powstaje napięcie elektryczne, czyli moc. Właśnie w taki sposób dochodzi do reakcji powodujących produkcję energii. Do produkcji półprzewodników stosuje się odpowiednie pierwiastki, takie jak np. krzem, german, selen. Obecnie dostępne są różne rodzaje ogniw. Połączone ogniwa tworzą panel słoneczny.

 

Budowa paneli słonecznych

Panele słoneczne kojarzą się nam z czarnymi lub ewentualnie niebieskimi prostokątami. To, co widzimy z zewnątrz to nic innego jak szkło hartowane. Pod spodem znajduje się warstwa folii, a później ogniwa. Pod ogniwami znajduje się folia, warstwa spodnia i puszka przyłączeniowa.

Górna elektroda ogniwa jest na ogół ujemna, a dolna dodatnia.

Rodzaje ogniw fotowoltaicznych

Branża fotowoltaiczna nieustannie się rozwija, stąd też obecnie możemy spotkać ogniwa fotowoltaiczne wykonane z różnych materiałów. W ich produkcji wykorzystuje się coraz nowocześniejsze technologie. Ogromne koncerny wytwarzające ogniwa fotowoltaiczne skupiają się wokół badań nad efektywnością, wydajnością oraz obniżeniem kosztów produkcji. Celem nadrzędnym jest stworzenie ogniw, które będą jeszcze skuteczniej przetwarzać energię słoneczną.

 

Rodzaje paneli fotowoltaicznych

Zasadniczo panele fotowoltaiczne dzieli się ze względu na rodzaj ogniw. Najczęściej spotykane są ogniwa słoneczne polikrystaliczne i ogniwa słoneczne monokrystaliczne. Zaliczają się one do tzw. ogniw grubowarstwowych, czyli ogniw pierwszej generacji. Na rynku dostępne są również ogniwa drugiej generacji, czyli tzw. cienkowarstwowe.

Dokładny podział przedstawia się następująco:

 

  • Ogniwa fotowoltaiczne grubowarstwowe:

 

Ogniwa monokrystaliczne

Są one w czarnym kolorze i właśnie ten rodzaj ogniw najczęściej widujemy na dachach i na gruncie. Są one wytwarzane z monokryształu krzemu. Ogniwa monokrystaliczne są niezwykle wydajne, ale również drogie.

Ogniwa polikrystaliczne

Charakteryzują się niebieskim kolorem i właśnie po tym je rozpoznajemy. Te nieco tańsze ogniwa fotowoltaiczne są mniej wydajne od ogniw monokrystalicznych. Są one wytwarzane z płytek krzemowych o nieregularnej strukturze krystalicznej.

 

  • Ogniwa fotowoltaiczne drugiej generacji, czyli ogniwa cienkowarstwowe

Ogniwa cienkowarstwowe są zrobione m.in. z krzemu amorficznego, z mieszanki miedzi, indu, galu i selenu. Są one elastyczne, dzięki temu dają ogromne możliwości w zakresie montażu. Ogniwa cienkowarstwowe posiadają od 0,001 do 0,08 mm grubości. Z wyglądu bardziej przypominają one naklejki aniżeli skomplikowane konstrukcje.

 

  • Ogniwa fotowoltaiczne trzeciej generacji

Do ogniw fotowoltaicznych trzeciej generacji zalicza się tzw. barwnikowe ogniwa słoneczne, których bazą są barwniki o określonych właściwościach. Co ciekawe, ogniwa te nie posiadają warstwy krzemu.

Zastosowanie paneli słonecznych

Panele słoneczne wykorzystuje się na co dzień w wielu dziedzinach życia. Przetwarzanie energii słonecznej na energię elektryczną jest powszechne, niemniej nie zawsze tak było. Jeszcze w

XX wieku ogniwa fotowoltaiczne były na tyle drogie, że rzadko kiedy po nie sięgano. Z czasem stały się one powszechniejsze, a ich produkcja rozwinęła się na masową skalę.

Fotowoltaika w przedmiotach codziennego użytku

Mówiąc o fotowoltaice, pierwsze co nam przychodzi do głowy to przedmioty codziennego użytku. Idealnym przykładem jest tutaj kamper czy też przyczepy kempingowe wyposażone w baterie słoneczne. Energia, która jest pozyskiwana w dzień, może być przydatna np. wieczorami. Dzięki temu, wyjeżdżając w podróż, nie trzeba się obawiać braku elektryczności. Panele fotowoltaiczne są coraz częściej spotykane w domkach jednorodzinnych i na polach namiotowych. Również nieco mniejsze urządzenia użytkowe posiadają wbudowaną baterię słoneczną – wystarczy tu wymienić np. lampy ogrodowe, powerbanki, plecaki, kalkulatory czy zegarki.

Ogniwa słoneczne w przemyśle

Coraz częściej buduje się elektrownie słoneczne, które produkują prąd na masową skalę. Wykorzystuje się to np. w stacjach pomiarowo-rozliczeniowych ropy naftowej, przy zasilaniu automatyki przemysłowej i nie tylko.

Ogniwa fotowoltaiczne w mieście

W infrastrukturze miejskiej również coraz częściej widujemy panele fotowoltaiczne. Wystarczy tu wymienić np. światła drogowe, oświetlone znaki i parkomaty.

Ogniwa fotowoltaiczne w technologiach kosmicznych

Fotowoltaikę wykorzystuje się również w technologiach kosmicznych – panele zasilają stacje orbitalne, czy też np. sztuczne satelity. Najnowsze projekty niemalże zawsze uwzględniają fotowoltaikę już na etapie planowania.

Fotowoltaika – czy warto?

Panele fotowoltaiczne zapewniają w ogromnym stopniu niezależność energetyczną. Posiadając na dachach czy też na gruncie instalację fotowoltaiczną, stajemy się samowystarczalni, jeśli chodzi o prąd. Rozwiązanie to jest również wykorzystywane przez firmy i przedsiębiorstwa. Pozwala to na spore oszczędności. Rozwój ogniw fotowoltaicznych sprawia, że stają się one coraz lepsze i wydajniejsze. W efekcie rachunki za prąd się obniżają. Panele słoneczne to inwestycja na lata, która bardzo szybko się zwraca i sprawdza się zarówno przy mniejszych, jak i większych powierzchniach. Bardzo ważne jest prawidłowe dobranie instalacji fotowoltaicznej oraz jej montaż. Dzięki temu będzie ona wydajna i spełni swoją funkcję, a więc pokryje zapotrzebowanie energetyczne.

Podsumowanie

Żyjemy w czasach, w których odpowiedzialność ekologiczna jest niezwykle istotna. Dbanie o naszą planetę jeszcze nigdy nie było tak ważne, jak obecnie. Instalacja fotowoltaiczna to ogromna szansa, jeśli chodzi o spadek emisji spalin do środowiska. Wykorzystanie energii słonecznej niesie za sobą również ogromne korzyści i zyski. Decydując się na panele słoneczne, troszczysz się o środowisko naturalne, ale również oszczędzasz pieniądze i stajesz się w dużym stopniu niezależny. Postaw na przyszłościowe rozwiązania. Fotowoltaika jest opcją, na którą decyduje się coraz więcej odbiorców prywatnych i firm – dołącz do nich już teraz!

Najnowsze wpisy blogowe

Fotowolatika

Jak uniknąć opłaty mocowej?

Jak uniknąć opłaty mocowej? Cena energii elektrycznej nieustannie pnie się do góry, a wprowadzona wraz z początkiem 2021 roku opłata mocowa jeszcze bardziej ją wywindowała. Zmiany dotknęły nie

Czytaj więcej »

Umów się na darmową konsultację!

lub skorzystaj z formularza