Budowa ogniwa fotowoltaicznego - czyli jak to jest zrobione

Autor: Mateusz Konkiel

3 minuty czytania

panel fotowoltaiczny

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.

ogniwo fotowoltaiczne

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 PERC

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.

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).

udostępnij artykuł dalej .

podobne artykuły