Elementarną cząstkę panelu fotowoltaicznego stanowi ogniwo fotowoltaiczne, nazywane także ogniwem słonecznym. Czym są ogniwa fotowoltaiczne, jak są zbudowane i dlaczego są tak ważne? Poniżej najistotniejsze informacje. Zachęcamy do lektury!
Ogniwa fotowoltaiczne
Zadanie ogniw fotowoltaicznych polega na zamianie energii słonecznej w energię elektryczną. Jak wszystko przebiega? Promieniowanie słoneczne to niosący energię strumień fotonów(kwantów). Podczas zderzenia fotonów z elektronami, (elektrony znajdują się na ostatniej powłoce krzemu, z którego wykonane są ogniwa), elektronom przekazana zostaje energia. Zachodzi tutaj zjawisko fotoemisji, czyli wybicia elektronów z orbit atomowych, dzięki czemu następuje przepływ prądu.
Ogniwa fotowoltaiczne ‒ budowa
Jak zbudowane są takie ogniwa? Ogniwa produkowane są z materiału półprzewodnikowego, najczęściej z krzemu. Jak już wspomnieliśmy, krzem jest pierwiastkiem mającym na ostatniej powłoce cztery elektrony walencyjne, co umożliwia sprawną fotoemisję i wytworzenie energii elektrycznej.
Niestety zdolność krzemu do przewodzenia prądu nie jest zbyt wysoka, dlatego ów pierwiastek pełni rolę półprzewodników typu n oraz p.
Półprzewodniki n i p
W przypadku każdego ogniwa fotowoltaicznego wyróżniamy półprzewodnik typu n (negative) i półprzewodnik typu p (positive). Półprzewodnik typu n oprócz krzemu zawiera arsen, fosfor, półprzewodnik typu p zawiera najczęściej bor lub glin. Półprzewodniki rozdziela półprzewodnikowe złącze p-n.
Ogniwa mono- i polikrystaliczne
Wyróżniamy ogniwa mono- i polikrystaliczne oraz amorficzne. Jakie są różnice między wymienionymi typami ogniw?
- Ogniwa monokrystaliczne ‒ panele monokrystaliczne wyróżniają się największą wydajnością, ich sprawność wynosi od 15 do ponad 20%. To nie koniec zalet, omawiane ogniwa są bardzo trwałe i wyróżniają się czarną barwą, dzięki czemu elegancko prezentują się na różnego typu pokryciach dachowych. Ogniwa monokrystaliczne są dość drogie.
- Ogniwa polikrystaliczne ‒ sprawność ogniw polikrystalicznych jest niższa w porównaniu z ogniwami monokrystalicznymi, wynosi około 14-18%. Ogniwa polikrystaliczne mają niebieską barwę i są tańsze od monokrystalicznych.
- Ogniwa amorficzne ‒ ogniwa amorficzne są lekkie, tanie i działają najmniej wydajnie, wydajność wymienionych ogniw wynosi około 6-10%.
Podsumowanie
Elementarną cząstkę paneli fotowoltaicznych stanowią ogniwa fotowoltaiczne. To właśnie dzięki ogniwom następuje zmiana energii słonecznej na elektryczną. Wyróżniamy ogniwa monokrystaliczne, polikrystaliczne oraz amorficzne.
