Panele fotowoltaiczne — budowa i mechanizm działania

Źródła energii słonecznej to zestaw połączonych ze sobą ogniw fotowoltaicznych, które przekształcają energię słoneczną w energię elektryczną. Elektrownie słoneczne to mechanizmy, które przetwarzają światło na energię elektryczną.

Budowa paneli fotowoltaicznej

Bateria składa się z modułów łączących półprzewodnikowe ogniwa fotowoltaiczne połączone szeregowo. Większość ogniw fotowoltaicznych wykonana jest z krzemu.

Ogniwa w panelach wykorzystują efekt fotowoltaiczny — prąd jest generowany, gdy półprzewodnik lub dielektryk jest oświetlony. Albo prąd jest generowany przez siłę elektromotoryczną przy otwartym obwodzie na oświetlonej próbce.

Ogniwa fotowoltaiczne są zamknięte w obudowie. Górna część baterii pokryta jest szkłem, przez które przenikają fotony światła. Szkło chroni również ogniwa baterii przed szkodliwym wpływem czynników zewnętrznych. Pokrywa z plastikowym zapięciem bezpiecznie przykrywa tylną część modułu baterii.

W celu uzyskania wymaganego stosunku napięcia i prądu moduły są łączone szeregowo i równolegle. Przekazanie energii z paneli fotowoltaicznych do odbiorcy końcowego odbywa się za pomocą falowników napięcia. Przetworzona energia jest przechowywana w akumulatorach. 

Mechanizm działania paneli fotowoltaicznej

  • Fotony uderzające w powierzchnię baterii są pochłaniane przez krzem;
  • Oddziałując z atomami krzemu, fotony wybijają elektrony z materiału. Powstaje różnica potencjałów. Elektrony swobodne wchodzą w ruch, aby zniwelować różnicę potencjałów, w wyniku czego powstaje prąd elektryczny. Jako półprzewodnik, panel słoneczny „kieruje” elektrony w jednym kierunku.
  • Wytworzony prąd jest przekształcany w prąd stały przez panel fotowoltaiczny i przechowywany w akumulatorach lub przesyłany bezpośrednio do odbiorcy.

Głównym surowcem do produkcji baterii jest piasek kwarcowy. Zawiera dwutlenek krzemu, który jest później wykorzystywany. Piasek poddawany jest topnieniu w wysokiej temperaturze, syntezie i dodawaniu substancji chemicznych. Krzem jest rafinowany do 99,9% czystości wymaganej przez panele fotowoltaiczne. Baterie krzemowe są drogie w produkcji. Obecnie trwają prace nad ogniwami fotowoltaicznymi wykonanymi z materiałów polimerowych o sprawności 30%. Więcej informacji o tym, jak działają panele fotowoltaiczne, znajdziesz pod adresem: https://www.innogy.pl/pl/portal-o-energii-slonecznej/2018/fotowoltaika-jak-dziala.