Działanie ogniw fotowoltaicznych jest bardzo proste. Jeśli zastanawiacie się nad inwestycją w instalację fotowoltaiczną i szukacie informacji na temat tego, jak dokładnie działają ogniwa PV, to więcej dowiecie się w tym artykule.

Jak działają ogniwa fotowoltaiczne?

Zazwyczaj około 40 ogniw fotowoltaicznych znajduje się w jednym panelu PV. Aby zapewnić roczne zapotrzebowanie energii w gospodarstwie domowym potrzeba średnio 15-30 paneli. Często są one umieszczane na dachu, jednak istnieje także możliwość montażu paneli na gruncie. Montuje się je w kierunku południowym, ponieważ właśnie w tym położeniu są one najwydajniejsze. Niektóre przedsiębiorstwa decydują się na połączenie ze sobą wielu paneli PV. Nazywamy to w takim przypadku farmą fotowoltaiczną.

Najczęściej stosowane są trzy rozwiązania konstrukcyjne, jeżeli mowa o ogniwach PV. Pierwszym są ogniwa tradycyjne pierwszej generacji. Są one tworzone z krzemu i charakteryzują się płaską płytą. Są one najpopularniejsze ze względu na wysoką skuteczność.

Następnie wyróżniamy ogniwa drugiej generacji, które cechują się bardzo małą grubością oraz giętkością. Często są one wykorzystywane jako dachówki, pokrycie fasad czy okien.

Ogniwa trzeciej generacji są tworzone w innych materiałów niż krzem, często nawet bardziej efektywnych. Mogą one być wyposażone w soczewki lub lustra, które skupiają na sobie promienie słoneczne, tym samym podnosząc efektywność paneli. Jeśli szukasz fotowoltaika dla rolnika, to zajrzyj tu https://solowoltaika.pl/dla-rolnika/

Ogniwa fotowoltaiczne są urządzeniami, których zadaniem jest przetwarzanie promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Ich podstawą są złącza półprzewodnikowe typu n-p. Tam znajduje się obszar przejściowy, gdzie wbudowane jest pole elektryczne. Obszar przejściowy jest warstwą zaporową lub obszarem ładunku przestrzennego. Występują tam także zjonizowane ładunki atomów, które znajdują się w węzłach sieci krystalograficznej.

Fotony, które dysponują energię przewyższającą szerokość przerwy energetycznej są zaabsorbowane przez elektrony walencyjne. Dzięki temu cząstki elementarne zostają wzbudzone i przechodzą z pasma walencyjnego do pasma przewodzenia. Każdy z fotonów generuje tylko jedną parę nośników, jednak istnieją sytuacje, kiedy wygenerowana zostaje więcej niż jedna para lub nawet parę fotonów generuje tylko jedną parę nośników.

Przez powyżej opisane sytuacje powstają nadprogramowe nośniki ładunków, które pojawiają się w całym obszarze ogniwa. Elektrony, które występują w półprzewodniku p oraz dziury pojawiające się w półprzewodniku n ulegają rozdzieleniu przez pole elektryczne złącza. Później elektrony przechodzą do obszaru n, a dziury do p. Pojawia się więc różnica potencjałów. Jeśli zostanie do obu kontaktów podłączone obciążenie, możemy liczyć na to, że popłynie prąd. Takie zjawisko nazywa się efektem fotowoltaicznym.

Najnowsze rozwiązania

Wcześniej uważano, że złącza półprzewodnikowe są niezbędnym elementem do działania ogniw PV. Obecnie jednak istnieją inne technologie, które umożliwiają ich działanie, mowa tutaj o ogniwach polimerowych czy barwnikowych. Istnieją próby stworzenia uniwersalnego modelu urządzeń fotowoltaicznych, który będzie eliminował całkowicie potrzebę wykorzystywania złączy półprzewodnikowych.