Ogniwa fotowoltaiczne – budowa i sposób działania

Jak działa fotowoltaika? Jaką drogę muszą pokonać promienie słoneczne, żebyśmy mogli korzystać z czystej energii elektrycznej w naszych domach? Na czym polega magia promieniowania słonecznego i zamiany energii słonecznej w energię elektryczną? Wszystko zaczyna się od ogniwa fotowoltaicznego!

Ogniwa fotowoltaiczne są podstawowym i najmniejszym elementem paneli fotowoltaicznych. Ogniwa fotowoltaiczne (inaczej zwane fotoogniwami lub ogniwami słonecznymi) to półprzewodniki, które przetwarzają energię z promieni słonecznych w czysty prąd elektryczny. Aby to zrobić, wykorzystują swoje właściwości fizyczne. Gdy promienie słońca padają na ogniwo, zachodzi tzw. zjawisko fotowoltaiczne.

Z czego składa się ogniwo fotowoltaiczne?

Ogniwa fotowoltaiczne muszą mieć właściwości półprzewodników, dlatego najczęściej do ich budowy wykorzystuje się takie pierwiastki jak krzem, german i selen. Za użyciem krzemu do budowy ogniw fotowoltaicznych przemawia jeszcze jeden fakt, pierwiastek ten posiada na ostatniej powłoce aż cztery elektrony walencyjne. A zjawisko fotoemisji zachodzi najszybciej w atomach, które posiadają ich jak największą ilość. Z tego powodu krzem łączy się z innymi pierwiastkami np. selenem, by uzyskać większą liczbę elektronów walencyjnych.

Zasadniczo fotoogniwo zbudowane jest z dwóch warstw półprzewodnika. Pierwsza z nich jest cienką i przezroczystą warstwą typu n i znajduje się na górze. Nad nią umieszczona jest elektroda ujemna i powłoka antyrefleksyjna. Na spodzie znajduje się elektroda dodatnia. Druga warstwa umiejscowiona na dole jest grubsza typu p. Obie warstwy oddzielone są barierą potencjałów, którą tworzą złącza p-n.

Ogniwa fotowoltaiczne z warstwą PERC

Ogniwa fotowoltaiczne z warstwą PERC w spodniej warstwie posiadają dodatkową warstwę dielektryka. Jest on izolatorem elektrycznym, który działa na zasadzie reflektora. Promienie słońca, które docierają do dolnej warstwy płytki, ale nie wytworzyły elektronu, odbijają się, dzięki czemu mają dodatkową szansę na wytworzenie energii.

Ogniwa fotowoltaiczne „cięte na pół”

Tradycyjne ogniwa fotowoltaiczne mają wymiary 156×156 mm. W modułach HALF CUT ogniwa mają wymiary 156×78 mm. Dzięki temu z 60 ogniw w standardowym module, otrzymujemy 120 w half cut. Ogniwa tej serii mają wysoką wydajność i charakteryzują się lepszą pracą przy częściowo zacienionym module. Ze względu na wysoką wydajność i zminimalizowanie strat wynikających z ewentualnych zacienień panele half cut są często wybierane przez osoby zainteresowane produkcją prądu za pomocą ogniw słonecznych. Ogniwa połówkowe to mniejsze straty i większa moc, dzięki ich zastosowaniu można zmniejszyć straty mocny na linii ogniwa PV – panele PV nawet czterokrotnie (dodatkowe informacje na temat ogniw połówkowych).

Ogniwo fotowoltaiczne – co dzieje się w środku?

Na początek fotony (typ p) zderzają się z elektronami, którym przekazują całą swoją energię. Jeżeli wartość ta jest wystarczająco duża, dochodzi do zjawiska fotoemisji, czyli wybicia elektronów z orbit atomowych. Każda z nich, w wyniku utraty elektronów uzyskuje ładunek (+e), natomiast miejsce, w którym elektronu już nie ma, nazywane jest dziurą (typ n). To przemieszczenie ładunków elektrycznych powoduje właśnie różnicę potencjałów, czyli napięcia elektrycznego.

Ogniwa fotowoltaiczne – rodzaje

Ogniwa fotowoltaiczne dzielą się na pierwszej generacji – monokrystaliczne i polikrystaliczne, oraz rzadko stosowane, drugiej generacji – amorficzne. Różnią się między sobą zarówno budową jak i właściwościami. W ostatnich latach ze względu na największą wydajność, dobre parametry elektryczne, a także wysoką wytrzymałość, popularność zyskały ogniwa monokrystaliczne, które powoli wypierają inne rodzaje (więcej o rodzajach paneli fotowoltaicznych). Czym charakteryzują się ogniwa monokrystaliczne?

Ogniwa perowskitowe – przyszłość energetyki odnawialnej

Technologia ogniw perowskitowych już niedługo zrewolucjonizuje rynek energetyki. Columbus zainwestował w spółkę Saule Technologies – lidera w przemyśle wykorzystania perowskitu w produkcji energii elektrycznej z promieniowania słonecznego.

Technologia ogniw perowskitowych jest innowacyjną alternatywą dla ogniw fotowoltaicznych wykonanych z krzemu. Ogniwo wykonane z perowskitu jest lekkie, elastyczne i bardzo cienkie, dzięki temu można zintegrować je z fasadami budynków czy pokryciami dachów, co umożliwi pozyskiwanie energii poprzez znacznie większą powierzchnie. Moduły perowskitowe mogą być transparentne, dlatego instalacje z nich zbudowane z powodzeniem znajdą zastosowanie w nowoczesnym budownictwie.

Dzięki perowskitom energię elektryczną z promieniowania słonecznego będzie można wykorzystać w każdym domu, budynku biurowym czy bloku mieszkalnym. Moduły wykonane z perowskitu zachowują wysoką wydajność w produkcji energii, są ekologiczne i można nimi pokryć praktycznie każdą powierzchnię – papier, tkaninę a nawet folię.

Ogniwa fotowoltaicze – to tu wszystko się zaczyna 

Produkcja prądu ze słońca to proces, który odbywa się etapami. Dzięki ogniwom fotowoltaicznym promienie słoneczne przekształcają się w prąd stały. Co się dzieje z prądem wyprodukowanym w modułach fotowoltaicznych? Energia ta zostaje przekazana do inwertera, który przekształca ją w prąd zmienny – ten, którego używamy na co dzień w naszych domach do zasilania wszystkich sprzętów i urządzeń. Inwerter kontroluje także pracę paneli fotowoltaicznych i dopasowuje parametry prądu do parametrów sieci domowej. Mamy już panele fotowoltaiczne i inwerter, do prawidłowego działania i efektywnego korzystania z energii słonecznej brakuje nam licznika dwukierunkowego. Zakład energetyczny ma obowiązek wymiany licznika na dwukierunkowy w ciągu trzydziestu dni od momentu zgłoszenia instalacji.

Panele fotowoltaiczne a kolektory słoneczne – czym się różnią?

Instalacje fotowoltaiczne i kolektory słoneczne różni głównie przeznaczenie tych urządzeń. Kolektory przetwarzają promieniowanie słoneczne w energię cieplną, dzięki czemu podgrzewają wodę. Z paneli fotowoltaicznych powstaje prąd. Pozyskaną z instalacji fotowoltaicznej energię elektryczną możemy wykorzystać wszechstronnie – do zasilania urządzeń elektrycznych w domu, oświetlenia budynku czy zasilania pompy ciepła. Jak działają kolektory słoneczne? W kolektorach promieniowanie słoneczne jest przechwytywane przez powierzchnię absorbera i przetwarzane na ciepło. Dzięki absorberowi nośnik ciepła nagrzewa się i ogrzewa wodę użytkową. Po oddaniu ciepła do zbiornika akumulacyjnego nośnik wraca do kolektora.

Panele fotowoltaiczne – dlaczego warto?

Promienie słoneczne są dostępne dla każdego. Dlaczego więc nie wykorzystać ich do produkcji prądu? Panele fotowoltaiczne cieszą się coraz większą popularnością ze względu na swoje zalety, rozwój technologii i rosnącą sprawność. Przede wszystkim dzięki instalacji fotowoltaicznej każdy prosument zyskuje znaczne oszczędności na energii i niezależność energetyczną. Instalacja fotowoltaiczna produkuje ekologiczną energię i nie emituje szkodliwych substancji do środowiska. Moduły fotowoltaiczne są opłacalną inwestycją na lata, która sprawi, że rachunki w twoim domu obniżą się nawet o 90%.

Instalacja fotowoltaiczna od Columbus to:

• monokrystaliczne panele fotowoltaiczne w nowoczesnej technologii MWT z gwarancją na sprawność,
• nawet 15-letnia Gwarancja 360,
• profesjonalny i szybki montaż,
• tanie i komfortowe finansowanie,

Popularność instalacji fotowoltaicznych w Polsce znacząco rośnie. Korzystanie z czystej energii słonecznej, darmowy prąd, wysoka sprawność modułów fotowoltaicznych i prostota działania skłaniają coraz więcej osób do montażu instalacji fotowoltaicznych na dachu domu. Informacje pojawiające się w sieci czy telewizji utwierdzają w przekonaniu, że warto inwestować w energię elektryczną ze słońca.

Po więcej informacji na temat oferty, mocy oferowanych paneli czy dostępności innych produktów Columbus zapraszamy do kontaktu telefonicznego. Fotowoltaika to pierwszy krok w stronę zielonej energii!