Fotowoltaika polega na pozyskiwaniu czystej energii z naturalnego, odnawialnego źródła, jakim jest energia słoneczna. Wytwarzanie energii elektrycznej odbywa się dzięki zjawisku konwersji promieniowania słonecznego w prąd elektryczny (stały) za pomocą paneli fotowoltaicznych. Ilość tak pozyskanej energii zależy od intensywności promieniowania słonecznego na powierzchnię Ziemi. Jest ono zmienne w zależności od pory dnia, roku, stanu atmosfery (zapylenia) oraz od położenia geograficznego.
Technologia fotowoltaiczna jest znana na świecie już od pierwszej połowy XIX wieku. Zaobserwowano wtedy, że pewne substancje mogą przekształcać energię słoneczną w energię elektryczną, którą następnie można wykorzystać do zasilania urządzeń.
Fotowoltaika - jak to działa?
Podstawowym elementem instalacji fotowoltaicznej jest tzw. moduł fotowoltaiczny. Moduł składa się z ogniw fotowoltaicznych, zbudowanych z krzemu krystalicznego.
Krzem posiada zdolność do przewodzenia prądu, jednak nie jest ona zbyt efektywna. Z tego powodu w ogniwach fotowoltaicznych wykorzystuje się krzem modyfikowany, służący jako półprzewodnik typu “n” oraz “p”. Półprzewodnik typu “n” (negative) zawiera domieszkę takich pierwiastków jak arsen, fosfor lub antymon. Półprzewodnik typu “p” (positive) zawiera dodatki boru, indu lub glinu. Przy połączeniu obu półprzewodników, różnica potencjałów spowoduje, że zaczyna przepływać przez nie prąd. Jego wartość jest mała, jednak przy dodatkowej energii fotonów różnica potencjałów wzrasta niezwykle szybko.
Pojedyncze ogniwa fotowoltaiczne produkowane są w wymiarach od 10×10 do 15×15 centymetrów. Taka budowa pozwala na wygenerowanie prądu o mocy od 1,00 do 6,97 W. Dla zwiększenia efektu ogniwa fotowoltaiczne połączone są szeregowo i równolegle w całe panele fotowoltaiczne. Takie panele potrafią wytwarzać prąd o mocy nawet ok. 400-500W. Krzemowe ogniwa fotowoltaiczne dzielimy ze względu na sposób produkcji na monokrystaliczne oraz polikrystaliczne.
Fotowoltaika - Ogniwa monokrystaliczne
Są to ogniwa fotowoltaiczne najbardziej wydajne ze wszystkich dostępnych obecnie na rynku. Wytwarzane są z jednego kryształu krzemu, który posiada uporządkowaną strukturę wewnętrzną. Dzięki temu takie ogniwa są najsprawniejsze (ok. 22%) oraz charakteryzują się najdłuższą żywotnością. Koszt produkcji jest dość wysoki, ponieważ w celu wytworzenia ogniwa monokrystalicznego należy wyprodukować pojedynczy kryształ krzemu. Uzyskuje się go z roztopionych polikryształów (temperatura topnienia wynosi 1420°C), które tworzą spójną masę. Wprowadza się w nią krzemowy pręt, wokół którego narasta jednolity kryształ. Ruch obrotowy pomaga odpowiednio rozłożyć temperaturę, a wynikiem tych czynności jest utworzenie monokryształu krzemu o cylindrycznym kształcie. Nazywamy to „Procesem Czochralskiego”.
Tak wyprodukowany kryształ tnie się za pomocą precyzyjnego lasera na płytki o grubości 0,3 mm. Powierzchnia takiego krzemu odbija promienie słoneczne nawet do 40%. Dla zwiększenia efektywności płytek krzemowych, nanosi się na nie bardzo cienką warstwę przeciwodblaskową. Na tak przygotowane płytki nakłada się paski folii aluminiowej, które służą jako ścieżki prądowe. Końcowym etapem produkcji jest odpowiednie zabezpieczenie ogniw przed warunkami atmosferycznymi za pomocą folii organicznej EVA (Etyleno Vinylo Acid). Tak wyprodukowane ogniwa mogą pracować ponad 25 lat!
ftowoltaika - Ogniwa polikrystaliczne
Ten typ ogniw ze względu na uproszczony proces są tańsze, ale niestety mniej wydajne. Wytwarza się je z płytek krzemowych, które są nieregularnie ułożone względem ich struktury krystalicznej. Ogniwa polikrystaliczne osiągają sprawność od 15 do 18%, a więc znacznie niższą niż ogniwa monokrystaliczne. Ich cena też jest niższa. Ogniwa polikrystaliczne są łatwe do rozpoznania – posiadają niebieski kolor oraz widać na nich kryształy krzemu, które kształtem przypominają szron. Stopione polikryształy umieszcza się w specjalnych formach, w których stają się jednolitą masą. Następnie tnie się je na płytki o grubości <0,2 mm, szlifuje i poddaje się takiemu samemu procesowi jak ogniwa monokrystaliczne.
Niezależnie od wykorzystywanych ogniw całość obudowujemy w ramę (najczęściej aluminiową), tworząc moduł fotowoltaiczny.
Falownik w instalacji fotowoltaicznej
W celu prawidłowego funkcjonowania instalacji PV, konieczne jest zastosowanie urządzenia o nazwie falownik (inwerter). Jego zadaniem jest kontrola przepływu energii oraz zmiana wytworzonego prądu stałego na zmienny. Prąd taki znajduje się w gniazdach elektrycznych w naszym domu i wykorzystywany jest do uruchomienia większości urządzeń elektrycznych.
Po zabezpieczeniu instalacji zarówno od strony prądu stałego jak i zmiennego odpowiednimi zabezpieczeniami jesteśmy już przygotowani, do pozyskanie energii odnawialnej. Fotowoltaika w naszym domu lub firmie zapewni nam całkowitą niezależność od wciąż wzrastających cen energii ze źródeł konwencjonalnych.
Zastosowanie paneli słonecznych pozwala na wyprodukowanie 100% energii Twojego zapotrzebowania energetycznego i obniżenie rachunków za prąd praktycznie do zera!
Jeśli interesuje Państwa fotowoltaika lub planują Państwo montaż instalacji fotowoltaicznej zapraszamy do kontaktu z naszym doradcą technicznym.
