Jak zbudowany jest panel fotowoltaiczny?
Fotoogniwo to element półprzewodnikowy, w którym w wyniku zjawiska fotowoltaicznego następuje przemiana energii promieniowania słonecznego w energię elektryczną.
Główną i najważniejszą częścią ogniwa fotowoltaicznego jest wysokiej czystości krzem krystaliczny. (Prawie 95% wszystkich ogniw wykonanych jest z krzemu). W budowie każdego ogniwa wyróżniamy dwie warstwy: pozytywną (+) i negatywną (-). Pomiędzy tymi warstwami w momencie, gdy do ogniwa docierają promienie słoneczne, wytwarza się napięcie.
Schemat budowy ogniwa fotowoltaicznego:
1) złącze typu “p”
2) bariera potencjału
3) busbary
4) złącze typu “n”
Pojedyncze ogniwo jest w stanie wygenerować prąd o mocy 1-6,97 W. Ponieważ same ogniwa fotowoltaiczne są kruche i nieodporne na warunki atmosferyczne, nie ma możliwości ich praktycznego wykorzystania bez dalszego przetworzenia. Dlatego łączy się je w większe jednostki funkcjonalne przetwarzające energię – moduły fotowoltaiczne (zwane inaczej panelami fotowoltaicznymi; złożone z pasemek zlutowanych ze sobą ogniw słonecznych, zalaminowanych, pokrytych szybą i oprawionych w aluminiowe ramy), a moduły w większe jednostki w zależności od potrzeb instalacji.
Dostępne komercyjnie moduły fotowoltaiczne mają moc od 5 W do 330 W i mogą być dowolnie łączone w celu uzyskania rządanych parametrów.
Są to urządzenia stałoprądowe, generujące napięcie pomiędzy 16 a 60 V DC (w zależności od modelu i producenta). Połączone ze sobą w praktycznie dowolnej ilości w konfiguracje szeregowe (+ jednego modułu z – drugiego) lub równoległe (+ z +, – z -) tworzą generator PV.
Schemat budowy panelu fotowoltaicznego:
1) obudowa aluminiowa
2) szyba
3) folia EVA
4) celki
5) folia EVA
6) płyta tylnia
Prąd stały produkowany przez panele może zostać zużyty na własne potrzeby, bądź może zostać przetworzony na prąd zmienny za pomocą inwertera DC/AC i sprzedany do sieci energetycznej.
Aby można było skorzystać z prądu, jaki został wytworzony przez panel fotowoltaiczny, potrzebne są następujące urządzenia wchodzące w skład instalacji: falownik (inwerter), regulator ładowania, przetwornica oraz akumulatory (w zależności od systemu).
Działanie ogniwa fotowoltaicznego
Do wytworzenia napięcia i wytworzenia prądu w ogniwie potrzebna jest jednostka światła zwana fotonem. Ogniwo fotowoltaiczne przekształca bezpośrednio promieniowanie słoneczne w elektryczność. Zjawisko to nosi nazwę efektu fotowoltaicznego.
Większość ogniw fotowoltaicznych wytwarzanych obecnie oparta jest na półprzewodnikowych złączach “n”-“p” (negative-positive).
W obszarze złącza “n”-“p” istnieje obszar przejściowy, w którym występuje tzw. wbudowane pole elektryczne. Obszar ten zwany jest obszarem ładunku przestrzennego lub warstwą zaporową.
Fotony, które padają na złącze powodują powstawanie pary nośników o przeciwnych ładunkach elektrycznych, które na skutek obecności złącza “n”-“p” zostają rozdzielone w dwie różne strony.
Elektrony trafiają do złącza “n” a dziury do złącza “p”. Na złączu powstanie napięcie elektryczne. Ponieważ rozdzielone ładunki są nośnikami nadmiarowymi, mającymi tzw. nieskończony czas życia, a napięcie na złączu “n”-“p” jest stałe, złącze, na które pada światło działa jak stabilne ogniwo elektryczne.
Źródło: watt.pl