Zasada działania ogniw fotowoltaicznych
Najmniejszym, a zarazem podstawowym elementem paneli fotowoltaicznych jest tak zwane ogniwo fotowoltaiczne. To jego zadaniem jest produkcja energii elektrycznej. Zjawisko fotoelektryczne, jakie zachodzi w ogniwach, polega na zmianie konkretnych właściwości elektrycznego ciała stałego, czyli ogniwa, które nazywamy półprzewodnikiem. Cały proces odbywa się pod wpływem promieniowania słonecznego, jakie pada na ciało stałe.
W jaki sposób ogniwa fotowoltaiczne wytwarzają prąd stały?
Płyta krzemowa, czyli jeden z elementów ogniwa fotowoltaicznego produkowana jest z dwóch warstw, która zostają oddzielona warstwą graniczną. Warstwa obrócona w stronę świata słonecznego jest ujemnie domieszkowana fosforem, co prowadzi do nadmiaru elektronów. Z kolei dolna część krzemu jest dodatnio domieszkowana poprzez dodanie do niej atomów baru i takie działanie skutkuje niedoborem elektronów. Skutkiem takiego działania jest wytwarzanie się pola elektrycznego.
Kiedy najmniejsza jednostka światła, czyli foton pada na ogniwo fotowoltaiczne, jego energia uwalnia dodatkowe elektrony oraz pozwala na ich przemieszczenie. Skutkiem tego jest pojawienie się różnicy potencjałów elektrycznych, czyli napięcie elektryczne. Kiedy dojdzie do zamknięcia obwodu za pomocą odbiornika energii, między dolną a górną płytką w obwodzie zacznie płynąć prąd. Jest to jednak prąd stały, a jak wiemy, my na co dzień korzystamy ze zmiennego. Tutaj swoją rolę odgrywa falownik, czy też inwerter. To jego zadaniem jest zamiana prądu stałego na zmienny. Więcej o zasadzie działania ogniw fotowoltaicznych dowiesz się tutaj.
Jakie są różnice między panelami fotowoltaicznymi a kolektorami słonecznymi?
Panele fotowoltaiczne to ogniwa fotowoltaiczne, które są połączone w kompletne moduły. Dlaczego je łączymy? Dzięki takiemu działaniu ich moc znacznie się zwiększa. Właśnie dlatego kompletne systemy fotowoltaiczne składają się nawet z kilkuset ogniw fotowoltaicznych.
Kolektory słoneczne, czyli tak zwane solary zbudowane są z połączonych ze sobą niegrubych rurek, które wypełnione są cieczą, roztworem glikolu. Rurki te przymocowane są do specjalnej metalowej płyty, tak zwanego absorbera. Jest ona pokrytą powłoką selektywną, którą cechuje bardzo duży współczynnik pochłaniania promieniowania słonecznego. Promienie słoneczne, jakie padają na płytę ogrzewająca, skutkują zwiększeniem temperatury cieczy, jaka płynie w rurkach.
Nie możemy jednak zapomnieć, że różnica między panelami fotowoltaicznymi a kolektorami słonecznymi nie jest zawarta jedynie w budowie. Inne jest również ich działanie. Zadaniem paneli fotowoltaicznych jest produkcja energii elektrycznej, którą możemy wykorzystywać do podgrzewania wody, zasilania systemów grzewczych czy sprzętów AGD. Kolektory słoneczne mają nieco ograniczoną funkcję. Generują one ciepło, jakie może być użyte do przygotowania wody użytkowej. W niektórych wypadkach stosuje się je także w celu wspomożenia centralnego ogrzewania domu. Jednak kolektory słoneczne nigdy nie będą w stanie wyprodukować energii elektrycznej, w przeciwieństwie do paneli fotowoltaicznych.
