Jak zbudowane są panele fotowoltaiczne?

Z powodu podwyżek cen prądu, ale również troski o środowisko naturalne, coraz więcej osób poszukuje alternatywnych źródeł energii. Jednym z najczęściej wybieranych jest montaż instalacji fotowoltaicznej. Jej zadaniem jest produkcja energii elektrycznej z wykorzystaniem promieniowania słonecznego. Elementy odpowiedzialne za wytwarzanie prądu to panele fotowoltaiczne.

Ogniwa fotowoltaiczne – kluczowy element paneli słonecznych

W ogniwach fotowoltaicznych zachodzą przemiany, dzięki którym instalacja wytwarza energię elektryczną. Do ich działania konieczne są materiały półprzewodnikowe, czyli substancje o zmiennej przewodności elektrycznej. Ogniwa fotowoltaiczne powstają najczęściej z krzemu, który łączony jest z pierwiastkami takimi jak german czy selen. Tworzą one płytkę półprzewodnikową, na którą trafiają fotony emitowane przez Słońce. Wówczas dochodzi do wybicia z powłok elektronów walencyjnych atomów, z których zbudowana jest płytka. Efektem jest powstanie różnicy potencjałów i wytworzenie napięcia elektrycznego.

Rodzaje ogniw fotowoltaicznych

W skład paneli słonecznych zazwyczaj wchodzą trzy podstawowe typy ogniw. Do najtańszych należą ogniwa zbudowane z krzemu amorficznego, czyli nieprzybierającego uporządkowanej, krystalicznej struktury. Nazywane są ogniwami cienkowarstwowymi ze względu na niewielką ilość wykorzystanego półprzewodnika. Można rozpoznać je po bordowej lub brunatnej barwie. Takie ogniwa absorbują dużą część promieniowania słonecznego, jednak charakteryzują się niską sprawnością, wynoszącą zazwyczaj 6-8%. Ogniwa amorficzne wyróżniają się dużą odpornością na działanie wysokich temperatur.

Innym rodzajem ogniw są polikrystaliczne o sprawności wynoszącej od 12 do 14%. Wytwarza się je z krzemowych płytek o nieregularnej strukturze, zazwyczaj w kształcie kwadratów. Podobnie jak ogniwa amorficzne potrzebują sporej ilości miejsca, są jednak stosunkowo tanie. Należą do ogniw I generacji i charakteryzują się barwą niebieską. Ogniwa monokrystaliczne wyróżniają się dużą sprawnością (14-17%). Tworzą je ośmiokątne monolity krzemu, nadające modułom specyficzny kształt. Ich cechą charakterystyczną jest czarno-granatowa barwa. Sprawdzą się przy niewielkiej dostępności powierzchni pod instalację fotowoltaiczną.

Pozostałe elementy paneli

Chociaż ogniwa krzemowe są kluczowe dla pracy fotowoltaiki, do prawidłowego funkcjonowania paneli konieczne są też inne elementy. Należy do nich aluminiowa rama spajająca konstrukcję i stanowiąca jej podstawę. Ważna jest również szklana pokrywa, która osłania ogniwa przed działaniem szkodliwych czynników. Rama wraz z szybą ze szkła hartowanego zapewniają dużą wytrzymałość paneli, wynoszącą kilkaset kilogramów na m². Ogniwa oddzielone są od osłon specjalną folią oraz elektroizolacją. Do istotnych elementów, niezbędnych dla pracy instalacji należą też zabezpieczenia antyprzepięciowe oraz przewody łączące poszczególne moduły.