28 listopada 2022

Fotowoltaika – jak działają panele słoneczne?

O tym, że panele fotowoltaiczne wytwarzają energię elektryczną z promieniowania słonecznego wie dziś chyba każdy. W jaki jednak sposób ogniwa krzemowe wytwarzają prąd i jak to się dzieje, że możemy nim zasilać nasze domowe urządzenia? Sprawdź!

Zasada działania paneli fotowoltaicznych

Panele fotowoltaiczne to tak dobrany zestaw elementów, że całość ma zdolność przekształcania energii słonecznej (czyli energii reakcji termojądrowych zachodzących na słońcu) na energię elektryczną. Warto zaznaczyć, że do Ziemi dociera ogromna ilość promieniowania, jednak nie potrafimy jej w całości przekształcić na energię elektryczną. Gdybyśmy umieli to zrobić, z powodzeniem zasililibyśmy cały glob darmowym prądem ze słońca.

Jak zbudowane jest ogniwo fotowoltaiczne?

Panele fotowoltaiczne składają się z pojedynczych ogniw i to właśnie ogniwa słoneczne mają zdolność przekształcania promieniowania w energię elektryczną. Dzieje się tak za sprawą zjawiska fotoelektrycznego, które sprowadza się do zmiany właściwości elektrycznych półprzewodnika pod wpływem promieniowania słonecznego. Półprzewodnik to substancja (najczęściej krystaliczna), która ma zdolność do przewodzenia prądu na skutek określonego oddziaływania. Takim półprzewodnikiem w panelach fotowoltaicznych jest krzem.

Ogniwo składa się z dwóch warstw (górnej i dolnej), oddzielonych barierą. W górnej warstwie znajduje się więcej elektronów niż protonów (jest domieszkowana ujemnie), natomiast w dolnej – więcej protonów niż neutronów.

Skąd bierze się prąd w panelach fotowoltaicznych?

Domieszkowanie warstw ogniwa jest działaniem celowym, którego skutek stanowi przepływ prądu pod wpływem energii fotonów padających na górną warstwę ogniwa. Jest to oczywiście uproszczenie, jednak tak właśnie ogniwo produkuje prąd.

Trzeba podkreślić, że jest to prąd stały. Urządzenia elektryczne, którymi posługujemy się w naszych domach, działają na prąd przemienny, dlatego prąd stały z paneli, zanim dotrze do rozdzielnicy elektrycznej, trzeba zamienić na przemienny. Do tego służy inwerter fotowoltaiczny, zwany również popularnie falownikiem.