);">
Fotowoltaika ostatnimi czasy stała się jednym z głównych tematów poruszanych w wielu mediach. Nic w tym jednak dziwnego, gdyż jest to swoisty zwrot w stronę ekologii, czyli naszego środowiska, o które niezmiennie powinniśmy odpowiednio dbać. Jednak w obrębie tego tematu wciąż pojawia się wiele niejasności i pytań. Jak w ogóle działa fotowoltaika? Jak długą drogę muszą pokonać promienie słońca, by w naszym domu możliwe było wykorzystanie, czystej i ekologicznej energii elektrycznej? Jak to się dzieje, że w magiczny sposób promieniowanie słoneczne, może zmienić się w tak pożądaną energię elektryczną? Otóż, należy zdać sobie sprawę, że cały proces zaczyna się od ogniwa fotowoltaicznego. Jest to podstawowy, a jednocześnie najmniejszy element paneli fotowoltaicznych. Często możemy się spotkać z nazwą fotoogniwa lub ogniwa słoneczne, jednak jest to nic innego jak swoisty półprzewodnik, odpowiedzialny za przetworzenie energii promieni słonecznych, w nic innego jak prąd elektryczny. Ogniwa fotowoltaiczne wykorzystują swoje szerokie właściwości fizyczne, dzięki temu podczas padania promieni słońca, może zajść tak zwane zjawisko fotowoltaiczne. Jednak co jeszcze powinniśmy wiedzieć o fotoogniwach i ich budowie?
Znajomość budowy fotoogniw, jest podstawą do zrozumienia sposobu w jaki one pracują. Otóż, najważniejszą kwestią jest to, że każde ogniwo fotowoltaiczne, musi posiadać identyczne właściwości, jak inne półprzewodniki. W związku z tym do ich budowy, wykorzystuje się materiały takie jak:
Mimo to, z trzech wyżej wymienionych materiałów, prym wiedzie krzem. Jest on najczęściej wykorzystywany do budowy tego typu ogniw i nie jest to bezpodstawne. Za użyciem krzemu do produkcji ogniw fotowoltaicznych przemawia jeden, istotny fakt. Mianowicie krzem posiada na swojej ostatniej powłoce, aż cztery elektrony walencyjne. Czym one są? Elektrony te decydują o właściwościach atomu i pierwiastków chemicznych, a także uczestniczą w tworzeniu wiązań chemicznych. Okazuje się, że niezbędne w fotowoltaice zjawisko fotoemisji, najszybciej zachodzi w atomach, które posiadają jak największą liczbę elektronów walencyjnych. Często do budowy fotoogniw wykorzystuje się więc połączenia krzemu z innymi pierwiastkami jak np. z germanem, po to by uzyskać jak największą ilość wspomnianych już elektronów walencyjnych. Przechodząc dalej do budowy ogniw fotowoltaicznych, należy wiedzieć, że są one zbudowane z dwóch warstw, które są półprzewodnikami. Pierwsza z nich jest cienka i przezroczysta, oznaczona literą N, znajduje się ona w górnej części ogniwa, natomiast nad nią umieszczona jest powłoka antyrefleksyjna wraz z ujemną elektrodą. Spód fotoogniwa stanowi zaś elektron dodatni. Co do drugiej warstwy, oznaczana jest ona literą P i jest znacznie grubsza od poprzedniej. Jednak obie warstwy są od siebie oddzielone tak zwaną barierą potencjałów, utworzoną dzięki złączom P-N.
Istnieje sposób budowy ogniw fotowoltaicznych, które oprócz dwóch wspomnianych wcześniej warstw posiadają jeszcze jedną dodatkową, nazywaną warstwą PERC. Jest ona zwykle umieszczona na spodzie i stanowi dodatkowy dielektryk, grubszej warstwy N. Pełni ona funkcje swoistego izolatora elektrycznego, który jednocześnie ma za zadanie działać na zasadzie reflektora. Oznacza to nic innego jak to, że promienie słoneczne docierają do dolnej warstwy płytki, jednak nie wytworzą one elektronu. W praktyce, odbijają się one, co daje dodatkową szanse na wytworzenie pożądanej energii elektrycznej.
Przejdźmy teraz do wymiarów fotoogniw. Zwykłe, tradycyjne modele zwykle produkowane są w wymiarach 156×156 mm i kształtem przypominają dobrze nam znany kwadrat. Jednak są produkowane także specjalne modułu HALF CUT, czyli ogniwa cięte na pół. Ich wymiary z kolei to 156×78 mm. Jakie ma to przełożenie na praktyczne zastosowanie ogniw? W standardowym module będziemy mieć do dyspozycji 60 fotoogniw, jednak w module HALF CUT już 120. Dodatkowo charakteryzują się one niezwykłą wydajnością i lepiej sprawdzą się w przypadku modułu, który będzie zamontowany w miejscu częściowo zacienionym. Wspomniana już wysoka wydajność, a także ogromne zminimalizowanie strat, które mogą wynikać w przypadku braku słońca, ogniwa cięte na pół, są w szczególnym kręgu zainteresowań osób, które chcą zając się produkcją prądu z wykorzystaniem ogniw słonecznych. Ogniwa HALF CUT w prostym podsumowaniu, to inaczej mniejsze starty, a także zwiększona moc. Udowodnione jest, że dzięki zastosowaniu ogniw połówkowych, można zmniejszyć straty generowane na linii PV- PV panele, nawet czterokrotnie.
Skoro już mamy pojęcie na temat tego, jak zbudowane są ogniwa fotowoltaiczne, dobrze jest także dowiedzieć się, co dzieje się w środku. Wszystko bowiem zaczyna się od fotonów typu P. To one wewnątrz ogniwa fotowoltaicznego, zderzają się z elektronami, tym samym przekazując im całą swoją energię. Wówczas, jeżeli wartość przekazanej energii jest odpowiednio duża, może to doprowadzić do powstania zjawiska fotoemisji. Na czym ono polega? Jest to nic innego jak dosłownie wybicie elektronów, z ich orbit atomowych. Następnie, elektrony tracą swoją energię uzyskując ładunek +e. Miejsce z którego elektron został wybity, nazywane jest dziurą- typ N. Oznacza to nic innego jak to, że ładunki elektryczne przemieszczają się, a dzięki temu, może zajść zjawisko różnicy potencjałów, czyli prościej mówiąc- napięcia elektrycznego.
Oczywiście wraz z rozwojem branży fotowoltaicznej, pojawiły się na rynku różnego rodzaje fotoogniw. Zwykle dzielimy je na ogniwa pierwszej generacji do której zaliczamy:
Możemy także wyróżnić ogniwa drugiej generacji, które jednak są niezwykle rzadko wykorzystywane i stosowane, a zaliczamy do nich:
Zarówno oba rodzaje ogniw pierwszej generacji, jak i ogniwa drugiej generacji różnią się między sobą pod wieloma względami. Wyróżnia je nie tylko budowa, ale także właściwości. Jaki typ ogniw jest najchętniej wykorzystywany obecnie?. Cóż ogromną popularność, ze względu na swoją wytrzymałość zyskały ogniwa monokrystaliczne, które skutecznie, krok po kroku wypierają inne rodzaje.
Ogniwa perowskitowe, to typ ogniw monokrystalicznych, które są określane mianem przyszłości odnawialnej energetyki. Nic więc dziwnego, że oczekuje się od nich, że już niedługo prawdziwie zrewolucjonizują rynek energetyczny. Technologia tego typu ogniw to przede wszystkim jedna z najlepszych alternatyw dla fotoogniw wyprodukowanych na bazie krzemu. Perowiskit, służący do ich produkcji jest niezwykle lekki materiałem, a jednocześnie jest elastyczny i bardzo cienki. Oznacza to, że integracja z elementami fasady budynku, czy dachu nie będzie już stanowiła najmniejszego problemu, a także będzie można zainstalować je na większych powierzchniach, a jak wiadomo większa powierzchnia to większe możliwości na pozyskanie energii. Dodatkowo moduły perowskitowe z powodzeniem odnajdą się w budownictwie nowoczesnym, gdzie ogromny nacisk kładzie się na estetykę i design. Mogą być one transparentne, co umożliwi dopasowanie ich do niemal każdej budowli. Wciąż nie jest to jednak koniec zalet tych nowoczesnych fotoogniw. Okazuje się, że pozyskaną dzięki nim energię elektryczną, będzie można wykorzystać już nie tylko w domu jednorodzinnym czy budynku biurowym, ale świetnie sprawdzą się także w bloku mieszkalnym. Ogniwa fotowoltaiczne, wykonane z tego materiału dodatkowo charakteryzują się bardzo wysoką wydajnością, jeśli chodzi o produkcję energii, a dodatkowo są one niezwykle ekologiczne. Ostatnią, niezwykle istotną kwestią jest to, że można nimi pokryć niemalże każdą powierzchnię, nie zależnie od tego czy jest to papier, folia czy zwykła tkanina.
Na pewno każdy z nas zdaje sobie sprawę z tego, że produkcja prądu nie trwa dzień lub dwa. Jest to proces, który ciągnie się latami, a także odbywa się etapami, gdzie wszystko ma swój ład i porządek. Ogniwa fotowoltaiczne, mają za główne zadanie przekształcić prąd zmienny w prąd stały- czyli taki, jaki używamy w naszym gospodarstwie domowym. Jednak co dzieje się z prądem, który został wyprodukowany dzięki modułom fotowoltaicznym?. Otóż energia pobrana dzięki promieniom słonecznym, zostaje przekazana do inwertera. To jego zadaniem jest przekształcenie prądu zmiennego, w taki, którego używamy na co dzień, by zasilić nim wszystkie niezbędne sprzęty w domu lub mieszkaniu. Dodatkowo inwerter musi także kontrolować całą pracę paneli fotowoltaicznych. Oznacza to, że jego zadaniem jest dopasowanie wszystkich parametrów wyprodukowanego prądu, do tego, który jest w naszej sieci domowej. To jednak nie wszystko. By cały proces, rozpoczynający się w ogniwach fotowoltaicznych był maksymalnie efektywny, potrzebny jest jeszcze licznik. Jednak nie może to być zwykły licznik, który mamy zazwyczaj w domach. Otóż musi być to licznik dwukierunkowy. Pamiętajmy jednak, że to dany zakład energetyczny ma za zadanie wymianę licznika na model dwukierunkowy. Powinien od tego dokonać w ciągu trzydziestu dni od momentu zgłoszenia mu instalacji fotowoltaicznej.
Chyba nikomu nie trzeba powtarzać, że promienie słoneczne są dostępne dla każdego bez ograniczeń i nie mają one swojej ceny. Dlaczego więc nie uznać tego za zaletę i nie zacząć wykorzystywać ich chociażby do produkcji prądu?. Rosnąca sprawność i rozwój technologii fotowoltaicznej, przyczynił się do wzrostu popularności tego typu instalacji. Oczywiście nie sposób wymieniać jej zalet. Prosument wówczas zyskuje ogromne oszczędności na energii elektrycznej, które sprawią, że koszty instalacji w przeciągu kilku lat, po prostu się zwrócą. Dodatkowo istotne jest to, że można zyskać niezależność energetyczną, dzięki czemu żadna przerwa w dostawie prądu nie będzie już stanowiła dla nas większej przeszkody. Należy także pamiętać, że instalacja fotowoltaiczna to zwrot w kierunku ekologii i ochrony naszego środowiska. Znacząco ogranicza to emisję szkodliwych substancji, a przede wszystkim jest to solidna inwestycja na lata, która może obniżyć nasze rachunki za prąd o nawet 90%. Nie da się ukryć, że korzystanie z energii słonecznej to prosty sposób na darmowy prąd. Wysoka wydajność modułów fotowoltaicznych, a także prostota ich działania, sprawia, że coraz chętniej decydujemy się na ich montaż. W Polsce już od kilku lat można zauważyć tendencję wzrostową, jeśli chodzi o instalacje fotowoltaiczne. Innymi słowy, jeśli chce się obniżyć własne rachunki za prąd i zyskać energetyczną niezależność, a przy tym dołożyć swoją cegiełkę do ochrony naszego środowiska i stać się bardziej ekologicznym, panele fotowoltaiczne są idealnym rozwiązaniem i inwestycją.