Uwarunkowania ekonomiczne – szczególnie coraz wyższe ceny prądu produkowanego z paliw kopalnych – skłaniają wiele osób do inwestycji w odnawialne źródła energii. Wybór pada najczęściej na ogniwa fotowoltaiczne. Czym jednak są i jak funkcjonują takie układy? Z jakich materiałów mogą być zbudowane? I gdzie znajdują one zastosowanie?

Ogniwo fotowoltaiczne – czym jest i jak działa?

Ogniwo fotowoltaiczne (zwane też ogniwem fotoelektrycznym, ogniwem słonecznym lub fotoogniwem) to element półprzewodnikowy, w którym dochodzi do przemiany energii świetlnej (np. promieniowania słonecznego) w elektryczną. W jego skład wchodzą:

  • obszar typu n, gdzie nośnikami większościowymi są elektrony o ujemnym ładunku elektrycznym;
  • obszar typu p, gdzie nośnikami większościowymi są tak zwane dziury, charakteryzujące się dodatnim ładunkiem elektrycznym;
  • warstwa zaporowa.

Zasada działania ogniwa fotowoltaicznego jest stosunkowo prosta: elektrony, pod wpływem trafiających w nie fotonów o odpowiednio wysokiej energii, wybijane są z orbit atomowych i przemieszczają się do obszaru n, a dziury – do obszaru p. Efektem tego procesu jest pojawienie się różnicy potencjałów, czyli napięcia elektrycznego.

Ogniwo fotowoltaiczne, panel fotowoltaiczny, instalacja fotowoltaiczna – czym różnią się te pojęcia?

Najczęściej spotykane ogniwa fotowoltaiczne pozwalają na uzyskanie napięcia rzędu zaledwie 0,5 V. Między innymi dlatego grupuje się je w tzw. panele (moduły) fotowoltaiczne, umożliwiające uzyskanie wyższych, użytecznych wartości tego parametru. Ponadto rozwiązanie takie:

  • ułatwia prowadzenie prac instalacyjnych;
  • pozwala zabezpieczyć delikatne fotoogniwa – w  trakcie tworzenia panelu są one układane na folii PET oraz pokrywane folią EVA i hartowanym szkłem (na rynku można też spotkać konstrukcje zabezpieczone szkłem obustronnie, zapewniające jeszcze wyższy poziom bezpieczeństwa ogniw fotowoltaicznych).

Panele fotowoltaiczne są zwykle elementem instalacji fotowoltaicznych (inaczej: instalacji PV). W skład tych ostatnich wchodzą – oprócz modułów – m.in. falownik (element służący do zamiany wytwarzanego w ogniwach fotowoltaicznych prądu stałego w prąd zmienny), konstrukcja montażowa, okablowanie AC/DC oraz zabezpieczenia AC/DC.

Ogniwa fotowoltaiczne - z czego są zbudowane?

Z czego produkuje się ogniwa fotowoltaiczne dla domowych instalacji PV?

Materiałem, wykorzystywanym do produkcji najczęściej stosowanych w domowych instalacjach PV ogniw fotowoltaicznych I generacji, jest krystaliczny krzem. Wyróżnić można dwa rozwiązania, bazujące na tym tworzywie:

  • Ogniwa monokrystaliczne. Są one niezwykle wydajne, dzięki czemu dominują obecnie na rynku. Cechą, która pozwala na ich łatwe rozpoznanie, jest ciemna (niekiedy nawet czarna) barwa.
  • Ogniwa polikrystaliczne. Charakteryzują się one mniejszą od fotoogniw monokrystalicznych wydajnością, rekompensowaną jednak częściowo przez niższą cenę. Najczęściej mają one kolor błękitny, a na ich powierzchni można zobaczyć charakterystyczną strukturę, przypominającą wyglądem szron.

Specyficzną odmianą ogniw fotowoltaicznych z krzemu krystalicznego są produkty wykonane w technologii PERC. Wyróżnia je dodatkowa, dolna warstwa, składająca się z tlenku aluminium lub – rzadziej – z tlenku krzemu. Jednym z jej celów jest odbijanie fotonów, które nie zostały zaabsorbowane przez ogniwo wcześniej. Jak łatwo można się domyślić, pozwala to na znaczący wzrost wydajności układu – ogniwa fotowoltaiczne PERC wykorzystują bowiem większą ilość docierającej do swej powierzchni energii świetlnej.

Ogniwa fotowoltaiczne II i III generacji – z czego mogą być zbudowane?

W instalacjach PV wykorzystuje się również niekiedy ogniwa fotowoltaiczne II generacji, wykonane z tellurku kadmu, krzemu amorficznego lub mieszaniny galu, selenu i miedzi. Są one niezwykle cienkie i lekkie, jednak wydajnością nie dorównują klasycznym ogniwom mono- i polikrystalicznym. Przykładowo: fotoogniwa bazujące na tellurku kadmu (CdTe) mają sprawność na poziomie 10-15%, a ogniwa z amorficznego krzemu – 6-10%. Tymczasem panele składające się z monokrystalicznych ogniw fotowoltaicznych pozwalają uzyskać wartość tego parametru na poziomie od 19% do 24%, a ich nieco mniej wydajne odpowiedniki polikrystaliczne – od 16% do 20%. Dodatkową przeszkodą w wykorzystaniu niektórych spośród ogniw II generacji w domowych instalacjach fotowoltaicznych może być toksyczność użytych do ich produkcji materiałów (mowa tu np. o tellurku kadmu) – nie stanowi ona co prawda problemu na etapie użytkowania, jednak utrudnia późniejszą utylizację.

Obecnie trwają już pracę nad III generacją ogniw fotowoltaicznych – mówi się o możliwości użycia do ich budowy m.in. polimerów i włókien perowskitowych.  Rozwiązania te, chociaż ciekawe, nie cieszą się jeszcze zbyt dużym zainteresowaniem nabywców (głównym powodem takiego stanu rzeczy jest ich wysoka cena oraz niewielka wydajność, związana z początkową fazą rozwoju tych technologii).

Jakie jest główne zastosowanie ogniw fotowoltaicznych?

Gdzie stosowane są ogniwa fotowoltaiczne?

Ogniwa fotowoltaiczne są nie tylko elementem domowych instalacji PV – spektrum ich zastosowań jest znacznie szersze. Obecnie używa się ich m.in.:

  • w komercyjnych elektrowniach słonecznych;
  • w elektronice użytkowej (kalkulatorach, zegarkach, lampach ogrodowych itp.);
  • w przemyśle (zasilają tam najczęściej aparaturę kontrolną i pomiarową, rzadziej – maszyny i urządzenia produkcyjne);
  • w budownictwie komunalnym i drogowym (wykorzystywane są m.in. jako źródło prądu dla systemów oświetlenia wiat przystankowych, latarni ulicznych oraz znaków drogowych).

Jako ciekawostkę można przytoczyć fakt, że ogniwa fotowoltaiczne pełnią też ważną rolę w eksploracji kosmosu – stanowią podstawowe źródło zasilania większości sond badawczych i satelitów. Powód tego jest prosty: fotoogniwa nie potrzebują paliwa (koszt jego transportu na orbitę jest bardzo wysoki), są przy tym lekkie i niezwykle trwałe. Na dodatek poza atmosferą Ziemi można liczyć na stały, wysoki poziom promieniowania słonecznego (nie ogranicza go np. zachmurzenie) – jak łatwo można się domyślić, ogniwa fotowoltaiczne są w takich warunkach niezwykle wydajne.

Masz pytanie? Skontaktuj się z nami!
Zadzwoń (+48) 693 345 471

Kategorie: Aktualności

Drodzy klienci!

W związku z występującymi przypadkami podszywania się pod naszą firmę, informujemy, że nie pobieraliśmy i nie pobieramy zaliczek od klientów na etapie podpisania umowy. Za całość instalacji rozliczamy się po montażu.

Telefony kontaktowe, maile do naszych handlowców oraz numer konta firmowego znajdują się na stronach internetowych: appenergy.pl i appenergy-kielce.pl w zakładce kontakty.

Prawidłowy numer konta
APP Energy Sp. z o.o., ul. Willowa 42a, 20-819 Lublin
NIP 9462682984

94 1940 1076 3194 6007 0000 0000
(Credit Agricole)

Jakakolwiek prośba o wpłatę zaliczki, jest próbą oszustwa i taką sytuację należy pilnie zgłosić na policję.

Ta strona używa plików cookie

Używamy plików cookie i  możemy wykorzystywać je do: poprawy funkcjonalności strony, personalizacji treści lub reklam, funkcji mediów społecznościowych oraz analizy ruchu. Zebrane informacje przekazujemy zaufanym partnerom, którzy mogą łączyć je z innymi informacjami, które im dostarczasz w trakcie korzystania przez Ciebie z niniejszej strony, lub ich innych usług. Szczegółowe informacje znajdują się w Polityce Prywatności.

Klikając "Wyrażam zgodę" akceptujesz wszystkie pliki cookie. Klikając przycisk "Ustawienia" możesz zdecydować na przetwarzanie jakiego rodzaju plików cookie wyrażasz zgodę. Znajdziesz tam również więcej informacji na temat poszczególnych typów ciasteczek.

Podjęcie aktywnej decyzji jest konieczne do kontynuowania przeglądania strony i wynika z obowiązujących przepisów prawa oraz wymagań naszych partnerów.