W jaki sposób panele fotowoltaiczne produkują prąd elektryczny?

Wytworzenie energii elektrycznej ze słońca to złożony proces, ale jednocześnie nie skomplikowany. Przebiega on w kilku etapach. W jaki sposób działa ogniwo fotowoltaiczne i jak jest produkowany prąd?

Zasada działania instalacji fotowoltaicznej.

Moduły fotowoltaiczne, które są zamontowane na dachach budynków, lub gruncie składają się z połączonych ogniw fotowoltaicznych. Ogniwa fotowoltaiczne przekształcają energię słoneczną w prąd stały, jest to tzw. efekt fotowoltaiczny. Natomiast cała grupa modułów zasila inwerter (falownik). Inwerter przekształca prąd stały dostarczony z modułów na prąd przemienny, czyli dokładnie taki jaki możemy spotkać w standardowej instalacji domowej. Inwerter jest mózgiem całego zespołu, nadzoruje on pracę całej instalacji a odpowiednie algorytmy regulują działanie systemu i jego parametrów.

Następnym ważnym urządzeniem jest licznik dwukierunkowy, mierzy on dwukierunkowy przepływ prądu elektrycznego, tzn. zlicza energię wysłaną oraz pobraną z sieci elektrycznej.

Jak działa ogniwo fotowoltaiczne.

Ogniwo to elementarna część panela fotowoltaicznego (modułu) Aby mógł zajść w nich odpowiedni proces przemiany energii słonecznej w energię elektryczną, muszą być zbudowane z materiałów półprzewodzących – najczęściej krzemu.

Pojedyncze ogniwa fotowoltaiczne osiągają moc do kilku watów. Z jednego ogniwa nie zasilimy więc urządzeń większych niż drobna elektronika. Z tego względu, aby wytworzyć więcej energii ogniwa łączy się w szereg i w ten sposób otrzymujemy moduły.

Ogniwo fotowoltaiczne składa się z dwóch warstw półprzewodnika. Znajdująca się na górze pierwsza z nich stanowi cienką i przezroczystą powłokę. Nad nią umiejscawia się elektrodę ujemną i powłokę antyrefleksyjną. Spód stanowi elektroda dodatnia. Druga, dolna warstwa jest grubsza. Obie warstwy oddzielone są odpowiednią barierą potencjałów, opartą o złącza p-n, czyli półprzewodników niesamoistnych. Taka konstrukcja jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania systemu.

Jak to się dzieje, że w ogniwach fotowoltaicznych dochodzi do zmiany energii słonecznej na elektryczną? Zasada ich działania jest prosta. Do ogniwa dociera światło, które w swojej najmniejszej skali składa się z fotonów. Krzem w ogniwie pochłania foton i wybija elektron z jego pozycji, w ten sposób zmuszając go do ruchu. Ruch elektronów to przepływ prądu elektrycznego.