System fotowoltaiczny

Wykorzystywanie energii słonecznej staje się coraz bardziej popularne. Fotowoltaika jest procesem przekształcania światła słonecznego bezpośrednio w energię elektryczną. Efekt fotowoltaiczny (PV) zaobserwowano pierwszy raz w 1839 roku. Jednak dopiero w 1954 roku naukowcy byli w stanie odkryć dokładnie, jak to działa.

 

Jak działa proces PV?

 

System fotowoltaiczny wykorzystuje panele słoneczne do przechwytywania fotonów słonecznych. Te panele słoneczne mają wiele ogniw słonecznych zbudowanych z warstw z różnych materiałów.

 

Powłoka antyrefleksyjna na górze pomaga komórce uchwycić jak najwięcej światła. Półprzewodnik (zwykle silikon) umieszczony jest między przewodnikiem ujemnym na górze i przewodnim dodatnim na dole. Gdy fotony zostaną przechwycone przez ogniwo słoneczne, zaczną wypuszczać zewnętrzne elektrony atomów w półprzewodniku. Przewody ujemne i dodatnie tworzą szlak dla elektronów i powstaje prąd elektryczny. Ten prąd przesyłany jest do przewodów, które wychwytują prąd stały. Przewody te prowadzą do falownika solarnego, który następnie przekształca go w prąd zmienny, stosowany w domach. Im więcej zainstalowanych ogniw słonecznych, tym więcej energii elektrycznej powstaje.

 

W jaki sposób zainstalowane są panele słoneczne?

 

Panele słoneczne składają się z wielu ogniw słonecznych. Liczba i rodzaj zastosowanych ogniw słonecznych zależy od wymaganego napięcia wymaganego przez panel słoneczny. Panele są instalowane w sposób, który pozwala na pochłanianie jak największej ilości światła słonecznego.

 

Najpierw wybiera się rodzaj panelu, który chcemy zainstalować. Tradycyjne panele słoneczne są najbardziej wydajne. Są jednak większe i cięższe niż pozostałe dwa typy. Cienkowarstwowe panele fotowoltaiczne są lżejsze i tańsze od innych, ale generalnie są mniej wydajne. Zazwyczaj instaluje się na budynkach mieszkalnych.

 

Po wyborze typu panelu słonecznego, należy zdecydować, która lokalizacja będzie najlepsza. Instalatorzy przeanalizują drogę słońca, aby wybrać właściwe miejsce. Najlepiej, jeśli panele będą skierowane na południe i nie zacienione. Wtedy pochłaniają najwięcej światła słonecznego w ciągu dnia.

 

Krzem krystaliczny

 

Prawie 90% światowej fotowoltaiki opiera się na pewnej wariacji krzemu. Używany w PV przybiera wiele postaci. Główną różnicą jest czystość krzemu. Im lepiej dopasowane są cząsteczki krzemu, tym lepiej ogniwo słoneczne będzie przekształcać energię słoneczną (światło słoneczne) w energię elektryczną.

 

Wydajność paneli słonecznych idzie w parze z czystością. Jednak procesy stosowane w celu zwiększenia czystości krzemu są drogie. Wydajność nie powinna być podstawową troską. Tak naprawdę efektywność kosztowa i przestrzenna są decydującymi czynnikami.

 

Monokrystaliczne krzemowe panele słoneczne

 

Ogniwa słoneczne wykonane są z monokrystalicznego krzemu, zwanego też jednokrystalicznym. Są dość łatwo rozpoznawalne dzięki zewnętrznemu równomiernemu kolorowi i jednolitemu wyglądowi. Wskazuje to na krzem o wysokiej czystości.

 

Są wykonane z wlewków krzemowych, które mają kształt cylindryczny. Aby zoptymalizować wydajność i obniżyć koszty pojedynczego monokrystalicznego ogniwa słonecznego. Z cylindrycznych wlewek wycina się cztery boki, aby uzyskać płytki krzemowe. Dlatego monokrystaliczne panele słoneczne mają charakterystyczny wygląd.

 

Dobrym sposobem na rozdzielenie mono- i polikrystalicznych paneli słonecznych jest to, że polikrystaliczne ogniwa słoneczne są idealnie prostokątne, bez zaokrąglonych krawędzi.

 

Polikrystaliczne krzemowe panele słoneczne

 

Pierwsze panele oparte na krzemie polikrystalicznym zostały wprowadzone na rynek w 1981 roku. Surowy krzem jest topiony i wlewany do kwadratowej formy, która jest chłodzona i cięta na idealnie kwadratowe kawałki.

 

Cienkowarstwowe panele słoneczne

 

Odkładanie jednej lub kilku cienkich warstw materiału fotowoltaicznego na podłożu jest podstawowym sposobem wytwarzania cienkowarstwowych ogniw słonecznych. W zależności od technologii, prototypy modułów cienkowarstwowych osiągnęły efektywność między 7-13%, a modułami produkcyjnymi około 9%. Oczekuje się, że w przyszłości wzrosną do 10-16%.

 

Panele słoneczne z amorficznego krzemu

 

Moc wyjściowa energii jest niska, dlatego ogniwa słoneczne oparte na amorficznym krzemie były tradycyjnie używane na małą skalę, np. do małych kalkulatorów. Jednak ostatnio stały się popularne również na większą skalę.  Dzięki technice wytwarzania zwanej układaniem w stosy można połączyć kilka warstw bezpostaciowego krzemowego ogniwa słonecznego, co skutkuje wyższą wydajnością (zazwyczaj 6-8%).

 

Kadmowe panele słoneczne

 

Jest jedyną technologią cienkowarstwową opartą na panelach słonecznych, która przewyższyła opłacalność krystalicznych krzemowych paneli. Wydajność paneli zwykle wynosi 9-11%.

 

Miedziane panele słoneczne

 

W porównaniu z innymi technologiami cienkowarstwowymi wykazały największy potencjał pod względem wydajności. Zawierają mniejszą ilość toksycznego materiału kadmowego, który znajduje się w tych ogniwach. Produkcja komercyjna miedzianych paneli rozpoczęła się w Niemczech w 2011 roku.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *