Jak zbudowany jest panel fotowoltaiczny?

Panele fotowoltaiczne (panele PV) przetwarzają energię słoneczną na energię elektryczną, którą możemy wykorzystać w celu zasilania różnych urządzeń i instalacji. Rozwiązanie to ma liczne zalety, dlatego coraz więcej osób decyduje się na inwestycję w fotowoltaikę. W jaki sposób zbudowane są panele fotowoltaiczne? Na czym polega ich działanie i czy opłaca się korzystać z paneli PV? Wyjaśniamy, dlaczego tak popularny staje się ten rodzaj zielonej energii.

W jaki sposób działają panele fotowoltaiczne?

Zanim opiszemy szczegółową budowę panelu fotowoltaicznego, warto szybko przyswoić zasady działania tego rozwiązania. Panele fotowoltaiczne, które tworzą instalację fotowoltaiczną, służą do przetwarzania energii słonecznej na prąd stały. Proces wytwarzania prądu stałego z energii słonecznej nazywamy konwersją fotowoltaiczną. Zmiana energii słonecznej na płynący w gniazdkach elektrycznych prąd stały, jest możliwa dzięki odpowiedniej budowie panelu fotowoltaicznego, a także półprzewodnikowego złącza i innych elementów instalacji. Chcąc dowiedzieć się więcej na temat fotowoltaiki, warto skonsultować się ze specjalistami z firmy Maxhandel, którzy zajmują się sprzedażą oraz montażem paneli fotowoltaicznych na dachu lub w gruncie.

Uproszczona budowa panelu fotowoltaicznego

Stosowane do budowy instalacji fotowoltaicznej panele zbudowane są z płytki krzemowej, dzięki której może zachodzić konwersja fotowoltaiczna. Konwersja fotowoltaiczna jest zjawiskiem, które polega na wytwarzaniu siły elektromotorycznej w ciele stałym dzięki działaniu promieniowania słonecznego. Za wytwarzanie prądu odpowiedzialne jest światło słoneczne. Budowa paneli fotowoltaicznych uwzględnia kilka warstw. Najczęściej jednak są to dwie warstwy półprzewodnika. Pierwsza, znajdująca się na górze, cienka i przezroczysta warstwa typu n, a nad nią elektroda ujemna, powłoka antyrefleksyjna i na spodzie elektroda dodatnia. Druga warstwa typu p znajduje się na dole i jest grubsza.

Ponadto panele fotowoltaiczne wyposażone są w złącza p-n, czyli diody półprzewodnikowe. Stanowią barierę potencjałów, dlatego to właśnie dzięki nim możliwy jest przepływ prądu w ogniwie fotowoltaicznym. W zależności od rodzaju paneli fotowoltaicznych złącza p-n mogą cechować się różnym typem przewodnictwa.

Panele fotowoltaiczne - szczegółowa budowa

W szczegółach budowa paneli fotowoltaicznych wygląda następująco. Począwszy od zewnętrznej części ogniwa fotowoltaicznego, ogniwo składa się z:

• wytrzymałej szyby hartowanej z warstwą powłoki antyrefleksyjnej, która zapobiega stratom energii słonecznej na skutek odbicia światła,

• zewnętrznej warstwy folii (folia EVA),

• ogniwa fotowoltaicznego,

• wewnętrznej warstwy folii (folia PET),

• obudowy w postaci spodu i ramy,

• puszki podłączeniowej,

• przewodów wyposażonych w złącza solarne.

Można zatem zauważyć, że budowa ogniw fotowoltaicznych jest stosunkowo prosta, co ułatwia zrozumienie ich działania i pozwala na tańszą produkcję, a ostatecznie również podjęcie decyzji o montażu fotowoltaiki i znacznej oszczędności na rachunkach za energię elektryczną.

Czy wszystkie panele fotowoltaiczne zbudowane są tak samo?

Warto przy tym pamiętać, że budowa, jak i właściwości, paneli fotowoltaicznych może różnić się w zależności od ich rodzaju. I tak wyróżniamy dwie, główne grupy ogniw. Na rynku dostępne są ogniwa fotowoltaiczne pierwszej generacji - monokrystaliczne i polikrystaliczne. Mniej popularne są ogniwa drugiej generacji, do których należą tzw. panele cienkowarstwowe. Wśród nich znajdują się m.in. ogniwa amorficzne, CIGS, CIS i ogniwa CdTe itp.

I tak np. popularne ogniwa monokrystaliczne wykonane są z monokryształu krzemu. Ma on kształt ośmiokąta („ścięte rogi”) i ciemny, wręcz czarny kolor. Z kolei ogniwa polikrystaliczne zbudowane są z polikryształu krzemu, który jest kwadratowy bądź prostokątny, co skutkuje tym, że ją jaśniejsze niż panele monokrystaliczne - zwykle mają kolor jasnoniebieski. W ich przypadku widać w nich doskonale strukturę kryształów. Panele drugiej generacji np. ogniwa amorficzne, nie posiadają krystalicznej struktury, gdyż krzem nanoszony jest cienką warstwą na inny materiał.

Zastanawiając się nad tym, jaki rodzaj paneli fotowoltaicznych wybrać, warto wziąć pod uwagę również ich budowę, która przekłada się nie tylko na ich wygląd, ale również na właściwości, w tym m.in. wydajność.

Z czego zbudowane są ogniwa fotowoltaiczne?

Ogniwa fotowoltaiczne najczęściej produkowane są z zastosowaniem krzemu, który inicjuje zjawiska piezoelektryczne. Na rynku dostępne są różne modele ogniw fotowoltaicznych - większość firm stosuje powtarzalne rozwiązania, jednak nie brakuje także innowacji w zakresie fotowoltaiki. Jedną z nich jest m.in. rezygnacja z folii tylnej na rzecz dodatkowej tafli szkła. Ponadto można znaleźć również panele fotowoltaiczne zbudowane z innych pierwiastków, które mają właściwości półprzewodników. Zalicza się do nich m.in. selen i german. Producenci chcą, aby zjawisko fotoemisji zachodziło, jak najszybciej, a to uzależnione jest od największą ilość elektronów walencyjnych w atomach. Właśnie dlatego nierzadko do budowy paneli fotowoltaicznych stosuje się łącznie np. krzem i selen. Z kolei w mniej popularnych panelach np. ogniwach drugiej generacji do budowy wykorzystuje się pierwiastki takie jak gal, miedź czy ind. 

Podsumowanie

Panele fotowoltaiczne mają stosunkowo prostą budowę i cieszą się rosnącym zainteresowaniem ze względu na możliwość czerpania czystej energii z promieniowania słonecznego. Korzystając ze światła słonecznego w celu zasilania energią elektryczną urządzeń i np. instalacji grzewczych, możemy sporo zaoszczędzić - w przeciętnym gospodarstwie domowym redukcja kosztów związanych z zakupem energii elektrycznej podczas korzystania z fotowoltaiki sięga nawet 80%.

Oprócz zysków finansowych (oszczędności energii i niezależności energetycznej) fotowoltaika jest przyjazna środowisku, gdyż nie emituje szkodliwych substancji. Właśnie dlatego ta zielona energia staje się coraz bardziej popularna na świecie, w tym również w Polsce.