Jak działa fotowoltaika?

Fot. Mariana Proença on Unsplash

Fotowoltaika co to jest i jak działa? 

Fotowoltaika to proces produkcji energii elektrycznej ze słońca, a konkretniej z promieni słonecznych. To najbardziej rozwijająca się dziedzina OZE, czyli odnawialnych źródeł energii.  Energię słoneczną można wykorzystać do zasilania wielu urządzeń, ogrzewania pomieszczeń oraz podgrzewania wody. 

Najważniejszą częścią zestawu PV są ogniwa fotowoltaiczne, które z kolei są łączone w moduły. W ten sposób zwiększa się ich możliwości produkcyjne. To w ogniwach zachodzi zjawisko fotowoltaiczne, zwane też efektem fotowoltaicznym. Pod wpływem promieniowania słonecznego powstają nośniki ładunku w półprzewodniku. Takim półprzewodnikiem jest najczęściej krzem. 

Istotnym elementem instalacji jest inwerter, inaczej falownik. Jego zadaniem jest przede wszystkim przekształcenie prądu stałego w zmienny, czyli taki który jest w gniazdkach elektrycznych. Ponadto, inwerter kontroluje pracę całej instalacji fotowoltaicznej. Na bieżąco dokonuje weryfikacji parametrów produkowanej energii do parametrów sieci domowej. W razie jakiejkolwiek awarii wyłącza cały system. 

Częścią zestawu PV może być również licznik dwukierunkowy. Jego zadaniem jest zliczanie, ile energii elektrycznej wyprodukowała instalacja fotowoltaiczna, a ile zostało pobranej z sieci publicznej. 

Jak działają ogniwa fotowoltaiczne? 

Ogniwa fotowoltaiczne powstają z półprzewodnikowego materiału, którym najczęściej jest krzem. Biorąc pod uwagę stopień uporządkowania krystalicznej struktury krzemu można wyróżnić trzy rodzaje ogniw: monokrystaliczne, polikrystaliczne i amorficzne.

Ogniwa monokrystaliczne 

Tego typu ogniwa powstają z krzemu, który cechuje się uporządkowaną strukturą. Panele fotowoltaiczne zbudowane z tego rodzaju ogniw wyróżniają się największą sprawnością na poziomie nawet ponad 20 procent.  

Ogniwa polikrystaliczne 

Struktura krzemu, z którego są wykonane ogniwa polikrystaliczne są mniej uporządkowane i mają zdecydowanie większą ilość defektów. Ich sprawność wynosi 14-16 procent. 

Ogniwa amorficzne 

W ich przypadku krzem nie ma postaci kryształu, co przekłada się na bardzo chaotyczną strukturę i sporą liczbę wad. To z kolei oznacza mniejszą sprawność - na poziomie 9-14 procent. 

Panele fotowoltaiczne - podstawowe informacje 

Pojedyncze ogniwo fotowoltaiczne nie jest w stanie osiągnąć odpowiednią moc, dlatego też łączy się je ze sobą w moduły. Wybierając panele warto zwrócić uwagę na ich poszczególne parametry:

• wytrzymałość

Jednym z najważniejszych parametrów technicznych paneli jest wytrzymałość. 
Dzięki temu parametrowi wiemy, jaka jest maksymalna wartość obciążenia paneli przez śnieg czy wiatr. Generalnie rzecz biorąc, panele fotowoltaiczne powinny bez większego problemu “przetrwać” nawet metrową pokrywę śniegu i wiatr o prędkości nawet 130 kilometrów na godzinę. 

• moc w MPP

Bardzo ważnym parametrem jest moc w MPP, który informuje, ile energii elektrycznej maksymalnie może wytwarzyć panel w określonych warunkach oraz powierzchni podanej w metrach kwadratowych (parametry testowe w laboratorium). 

• moc w NOCT

To moc, jaką moduły fotowoltaiczne mogą osiągnąć w tzw. normalnych warunkach, czyli zbliżonych do tych, które rzeczywiście będa panowac po zamontowaniu ich na np. dachu. Im moc w NOCT jest bliższa mocy w MPP, tym lepiej. 

• sprawność

Dzięki temu parametrowi wiemy, jaka część energii słonecznej padającej na jeden metr kwadratowy ogniwa przetwarzana jest na energię elektryczną. Im wyższy ten parametr, tym oczywiście lepiej. 

• temperaturowy współczynnik mocy

Określa, o ile procent może się zmniejszyć moc modułu w przypadku temperatury powyżej 25 stopni Celsjusza.  

• temperatura modułu w warunkach NCOT

Parametr ten informuje o tym, jaką temperaturę będzie mieć panel, działając w warunkach podobnych do rzeczywistych. 

Dziękujemy za oddanie głosu