Budowa ogniwa fotowoltaicznego

W poprzednim artykule wyjaśniliśmy co to jest fotowoltaika, w tym natomiast przedstawimy, jaka jest budowa ogniwa fotowoltaicznego.

Ogniwo fotowoltaiczne – co to jest?

Ogniwo fotowoltaiczne, inaczej zwane fotoogniwem, to najważniejsza część instalacji w elektrowniach słonecznych. To właśnie w nim odbywa się przemiana energii z promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Proces ten nazywa się zjawiskiem fotowoltaicznym.

Fotoogniwa takie jakie znamy dziś, swoim początkiem sięgają roku 1941. Od tego czasu są już jedynie udoskonalane przez takich ludzi jak Elon Musk. Dzięki niemu na naszych dachach może pojawić się dachówka z ogniw.

Klasyczna budowa ogniwa fotowoltaicznego

• podłoże metaliczne (zazwyczaj folia aluminiowa),
• dwutlenek krzemu,
• półprzewodnik typu P,
• półprzewodnik typu N,
• metalowe elektrody zbiorcze,
• dwutlenek krzemu,
• warstwa przeciwodblaskowa.

To nie przypadek, że dwutlenek krzemu występuje tutaj dwa razy.

Ogniwa I generacji (grubowarstwowe)

Ze względu na sposób produkcji, ogniwa fotowoltaiczne dzielimy na grubowarstwowe i cienkowarstwowe. Największą popularnością cieszą się te pierwsze. To one wchodzą w skład paneli fotowoltaicznych, które montowane są na dachach domów i farmach fotowoltaicznych. Grubowarstwowe ogniwa fotowoltaiczne dzielą się na mono i polikrystaliczne (zbudowane są z jednego lub wielu kryształów krzemu). Największą wydajnością charakteryzują się ogniwa monokrystaliczne, jednak ich cena również jest najwyższa. Z tego powodu przy wyborze odpowiednich paneli najlepiej skorzystać z usług profesjonalistów. Doradzą nam i zaprojektują najlepszą w danym przypadku instalację.

Jak działa ogniwo fotowoltaiczne?

Zasada działania fotoogniw polega na konwersji energii promieni słonecznych w energię elektryczną, którą wykorzystujemy w domach. Aby lepiej wyobrazić sobie w jaki sposób to przebiega musimy wspomóc się fizyką.

Wymienione wcześniej półprzewodniki P i N tworzą złącze na które padają promienie słoneczne. W promieniach słonecznych znajdują się fotony posiadające większą energię niż szerokość tak zwanej przerwy energetycznej półprzewodnika, które powodują powstanie par elektron-dziura. Znajdujące się wewnątrz półprzewodnika pole elektryczne przesuwa nośniki w różne  strony za pomocą złącza P-N.

Elektrony trafiają w obszar półprzewodnika N, a dziury na obszar półprzewodnika P. To rozdzielenie ładunku w złączu powoduje powstanie napięcia elektrycznego. Napięcie na złączu jest stałe, ponieważ nośniki są tak zwanymi nośnikami nadmiarowymi co oznacza, że mają nieskończony czas życia.

Zastosowanie fotoogniw

Ogniwa fotowoltaiczne, jako niezawodne i trwałe źródło energii elektrycznej stosuje się głównie tam, gdzie pozostałe źródła nie spełniałyby swojej roli w odpowiedni sposób. Dlatego możemy je spotkać w kalkulatorach, zegarkach, sztucznych satelitach, hybrydowych samochodach i wielu innych. Najwięcej pożytku niosą jednak instalacje fotowoltaiczne i wielkie farmy. Dzięki nim możemy w coraz większym stopniu przechodzić na odnawialne źródła energii i uniezależnić się od dostawców energii pochodzącej z elektrowni cieplnych.

Dzięki rozpowszechnieniu się fotowoltaiki powstało wiele firm zajmujących się tą technologią. Przypomnijmy również, że w Polsce powstaje coraz więcej projektów, które wspierają fotowoltaikę. Jednym z bardziej popularnych programów jest Mój Prąd, dzięki któremu możemy otrzymać dofinansowanie pokrywające 50% kosztów instalacji, ale maksymalnie 5000 złotych. Program ten możemy również połączyć z ulgą termomodernizacyjną i jeszcze bardziej zmniejszyć koszt fotowoltaiki dla naszego domu.

Wiecie już, jaka jest budowa ogniwa fotowoltaicznego. W artykułach poświęconych fotowoltaice dowiecie się m.in.  na czym polega audyt fotowoltaiczny, jakie są rodzaje paneli fotowoltaicznych, dlaczego opłacalność fotowoltaiki wciąż rośnie, czy też czym jest instalacja on-grid i off-grid.