W jaki sposób działają panele słoneczne

Z roku na rok rynek fotowoltaiczny w Polsce rozwija się dynamiczniej. Jest to związane przede wszystkim z rosnącą świadomością ekologiczną, czyli zainteresowaniem ochroną środowiska oraz wzrostem wiedzy na temat pozytywnego wpływu na otaczający nas świat. Słońce jest jednym z najpopularniejszych źródeł odnawialnych. Nic, więc dziwnego, że coraz więcej osób wykorzystuje energię słoneczną do zasilania urządzeń znajdujących się w gospodarstwie domowym czy firmie. Co warto wiedzieć o panelach słonecznych? Jak działają?

Kto może korzystać z paneli fotowoltaicznych?

Własną instalację fotowoltaiczną mogą posiadać:

– osoby prywatne, które wykorzystują prąd do zasilenia własnego gospodarstwa domowego,

– przedsiębiorstwa, które wytwarzają energię elektryczną po to, by działalność mogła funkcjonować,

– instytucje państwowe, które produkują prąd w celu zasilenia niezbędnych urządzeń.

Jak działają panele słoneczne?

Pracę paneli słonecznych można podzielić na kilka etapów, które odbywają się według sprawdzonego mechanizmu. Elementem koniecznym do pozyskiwania energii ze słońca, są ogniwa fotowoltaiczne, które łączą się w moduły. To właśnie w ogniwach pod wpływem promieniowania świetlnego dochodzi do zjawiska fotowoltaicznego (fotony wprawiają w ruch elektrony, które odpowiadają za produkcję energii), dzięki któremu energia słoneczna jest przekształcana w prąd. 

Wytworzony w modułach prąd stały jest następnie przekazywany do inwertera (falownika), w którym zostaje zamieniony na prąd zmienny, czyli taki, który ma odpowiednie cechy, by zasilić gniazdka. Na koniec trafia on bezpośrednio do instalacji elektrycznej umożliwiając zasilenie różnego rodzaju maszyn i urządzeń.

Falownik stale dostosowuje parametry powstałej energii elektrycznej do właściwości domowej sieci, monitoruje ją, a także w przypadku jakiejkolwiek awarii samoistnie się wyłącza.

Przewodzenie ładunku elektrycznego jest możliwe, ponieważ ogniwa zbudowane są z materiału półprzewodnikowego. Najczęściej stosowanym przez producentów półprzewodnikiem jest krzem. 

Wszystkie moduły, które zasilają jeden falownik składają się na panel słoneczny, który jest zainstalowany na budynku lub ziemi za pomocą specjalnej konstrukcji wsporczej.

Z czego zbudowane są ogniwa fotowoltaiczne?

Ogniwa fotowoltaiczne zbudowane są z materiału półprzewodnikowego, który w trakcie procesu produkowania energii z izolatora staje się przewodnikiem. Najczęściej wykorzystuje się do tego krzem. Biorąc pod uwagę jego strukturę krystaliczną możemy wyróżnić trzy rodzaje ogniw:

– Monokrystaliczne – ogniwa zbudowane z krzemu o uporządkowanej strukturze wyróżniają się najwyższą skutecznością przetwarzania energii ze słońca w prąd.

– Polikrystaliczne – ich sprawność wynosi około 14-16%. Jest to związane z mniej uporządkowaną strukturą krzemu oraz licznymi skazami.

– Amorficzne – o niskiej sprawności modułów. Krzem wyróżnia się chaotyczną strukturą i wieloma wadami.

Podsumowanie

W zależności z jakiego półprzewodnika zbudowane są panele fotowoltaiczne, mogą one mniej lub bardziej skutecznie przekształcać energię słoneczną w elektryczną. Proces produkcji prądu można podzielić na trzy etapy. Pierwszym z nich jest przedostawanie się promieniowania świetlnego do ogniw, gdzie dochodzi do reakcji powodującej wytwarzanie energii. Następnie prąd stały jest transformowany w zmienny. Na koniec prąd elektryczny trafia do gniazdek.