Ogniwa fotowoltaiczne posiadają tak naprawdę proste podstawy, jednak ich zrozumienie wymaga od osoby podstawowej wiedzy z takich dziedzin jak chemia oraz fizyka. Poniżej dowiesz się, jak takie ogniwa działają i w jaki sposób promieniowanie słoneczne zamieniane jest bezpośrednio w prąd elektryczny.
Czym są ogniwa fotowoltaiczne?
Jeden panel fotowoltaiczny zazwyczaj posiada około czterdzieści ogniw. Jeżeli chcemy za pomocą promieniowania słonecznego ogrzać dom, będzie nam potrzebne od 15 do 30 paneli słonecznych. Zazwyczaj takie elementy są umieszczane na ruchomej konstrukcji, która podąża za słońcem w taki sposób, aby uzyskać jak największą ilość promieniowania. Wszystkie połączone ze sobą panele fotowoltaiczne tworzą tak zwaną farmę fotowoltaiczną.
W zakresie ogniw możemy wyróżnić kilka rozwiązań konstrukcyjnych. Pierwszym są tradycyjne ogniwa PV. Są to urządzenia pierwszej generacji tworzone z krzemu. Charakteryzują się zupełnie płaskim wyglądem płyty. Posiadają one bardzo wysoką efektywność.
Ogniwa drugiej generacji charakteryzują się bardzo małą grubością oraz świetną giętkością. Mogą one być wykorzystywane nawet jako dachówki, pokrycie fasady czy okien.
Ogniwa PV trzeciej generacji są tworzone z materiałów innych niż krzem, które są równie, jak i nawet bardziej efektywne. Są one również wyposażone w dodatkowe lustra i soczewki, dzięki czemu lepiej skupiają promienie słoneczne. Tym samym jeszcze bardziej podnoszą efektywność paneli.
Jak one działają?
Ogniwa słoneczne są urządzeniami, które potrafią przetworzyć promieniowanie słoneczne na energię elektryczną. Ich podstawą są półprzewodnikowe złącza typu n-p. W nich znajduje się obszar przejściowy, w którym jest wbudowane pole elektryczne. Obszar przejściowe jest również obszarem zubożonym, czyli warstwą zaporową bądź obszarem ładunku przestrzennego. Cechą charakterystyczną takich ładunków jest występowanie zjonizowanych ładunków atomów, które znajdują się w węzłach sieci krystalograficznej. Jeśli szukasz sprawdzonego wykonawcy fotowoltaiki na terenie województwa Zachodniopomorskiego, to zajrzyj na https://solowoltaika.pl/
Fotony w ogniwach zostają zaabsorbowane przez elektrony walencyjne. Dzięki temu cząstki elementarne zostają wzbudzone i przechodzą z pasma walencyjnego do pasma przewodzenia. Każdy foton generuje więc tylko jedną parę nośników, czyli dziurę oraz elektron. Może się zdarzyć jednak, że jeden foton wygeneruje więcej niż jedną parę. Są to wtedy fotony wysokoenergetyczne. Fotony niskoenergetyczne, jeżeli jest ich kilka, mogą czasami wygenerować tylko jedną parę. Nie ma to jednak większego wpływu na efektywne działanie ogniw PV.
Elektrony, które występują w półprzewodniku p oraz dziury, które pojawiają się w półprzewodniku n, ulegają rozdzieleniu przez pole elektryczne złącza. Później elektrony przechodzą do obszaru typu n, a dziury do obszaru typu p. Dzięki temu dochodzi do pojawienia się różnicy potencjałów. Takie zjawisko nosi nazwę efektu fotowoltaicznego. W takiej sytuacji, jeżeli do obu kontaktów zostanie podłączone obciążenie, popłynie prąd.
Innowacyjne rozwiązania technologiczne
Kiedyś uważano, że złącze półprzewodnikowe jest niezbędne do stworzenia ogniw PV. Obecnie jednak możemy wymienić ogniwa polimerowe lub barwnikowe, które nie wymagają zastosowania tej części. Aktualnie podejmowane są również próby stworzenia uniwersalnego modelu, który całkowicie eliminowałby potrzebę wykorzystania złącza.
