Słońce jest nieograniczonym źródłem energii. Do powierzchni Ziemi dociera zaledwie kilka setnych procenta z promieniowania słonecznego. Czy wiesz, jak działa fotowoltaika? To obecnie jedna z najprężniej rozwijających się technologii.

Instalacja fotowoltaiczna w pigułce

Aby poznać działanie paneli fotowoltaicznych, należy zrozumieć budowę typowej instalacji. Składa się ona z ogniw fotowoltaicznych, osadzonych z reguły na konstrukcji wsporczej. Prąd powstały w ogniwach fotowoltaicznych trafia do falownika. Tam zamienia się go na prąd zmienny, o parametrach zgodnych z siecią. Ostatnimi elementami instalacji są liczniki dwukierunkowe. Wytwórca prądu z fotowoltaiki rozlicza się z operatorem za pomocą taryfy prosumenckiej. Oznacza to, że prąd jest generowany przy korzystnych warunkach produkcyjnych oraz odbierany przy wystąpieniu potrzeby. Dzięki temu możesz używać urządzenia elektryczne we własnym domu bez względu na warunki atmosferyczne.
image

Proces zamiany energii słonecznej na elektryczną

Największą zagadką będzie dla Ciebie sam proces zamiany energii słonecznej w elektryczną, występujący w ogniwach. Dzielą się one na: monokrystaliczne, polikrystaliczne oraz amorficzne. Wszystkie wymienione są zbudowane z materiału półprzewodnikowego - krzemu. W normalnych warunkach ogniwa są izolatorami, ale pod wpływem energii z zewnątrz zamieniają się w przewodniki. Zasada działania paneli fotowoltaicznych opiera się na zjawisku o tej samej nazwie. Aby lepiej zrozumieć ten skomplikowany proces, powinieneś najpierw poznać strukturę ogniw. W dużym uproszczeniu składają się z warstwy typu n (o ładunku ujemnym) oraz warstwy typu p (o ładunku dodatnim). Na granicy warstw powstaje złącze p-n o obojętnym ładunku elektrycznym. Zjawisko fotowoltaiczne występuje tylko wtedy, gdy na ogniwo pada światło słoneczne. Fotony posiadają energię, pochłanianą przez elektrony znajdujące się w ogniwie. Te na skutek energii "wybijają" się z powłok i krążą swobodnie po warstwie typu n. Na skutek tych działań powstaje różnica ładunków, znana powszechnie jako napięcie.
image

Czemu ogniwo nie wraca do stanu początkowego?

Aby zrozumieć w pełni, jak to działa, trzeba wykonać ostatnią analizę. Swobodne elektrony powinny naturalnie dążyć do ponownego zapełnienia dziur w warstwie p. Dlaczego tak się nie dzieje? Odpowiedzią na to pytanie jest wspomniana już warstwa p-n, która stanowi naturalną barierę elektronów. Ogniwo będzie produkowało energię elektryczną, jeżeli przyłączy się do niego odbiornik. Uporządkowany ruch elektronów w kierunku atomów z ładunkiem dodatnim to w największym uproszczeniu znany Ci prąd.