Instalacje fotowoltaiczne obecnie cieszą się coraz większą popularnością. Nie ma w tym jednak nic dziwnego, bowiem możliwe jest ekologiczne i wydajniejsze wytwarzanie energii elektrycznej.
Jednym z elementów tego typu instalacji jest ogniwo fotowoltaiczne. W jaki sposób jest zbudowane? Jakie rodzaje ogniw możemy wyróżnić? W jaki sposób działają baterie fotowoltaiczne?
W jaki sposób zbudowane jest ogniwo fotowoltaiczne?
Budowa ogniwa fotowoltaicznego wbrew pozorom nie należy do najbardziej skomplikowanych. Jest ono zbudowane z płytki krzemowej, na której powierzchni umieszczone są zbierające elektrody, natomiast na dole- elektrody przenoszące. Obie te warstwy oddzielone są półprzewodnikowym złączem „p-n„. Ogniwo fotowoltaiczne nie jest więc bardzo skomplikowane w budowie.
Każde krzemowe ogniwo może mieć wielkość wynoszącą od 4×4 cm do 15×15 cm. Jeśli chodzi o moc danego ogniwa- zależy ona przede wszystkim od wielkości. Te najmniejsze gabarytowo są w stanie wygenerować prąd o mocy 1 W, natomiast największe- nawet 7 W. Te małe elementy łączy się następnie równolegle i szeregowo w panele fotowoltaiczne.
Jakie rodzaje ogniw wyróżniamy?
Ogniwa fotowoltaiczne mogą różnić się między sobą zarówno kolorem i kształtem. W praktyce wyróżniamy 3 rodzaje ogniw:
- Ogniwa I generacji – cieszą się zdecydowanie największą popularnością. Charakteryzują się tym, że są wykonane z płytek krzemowych, których grubość oscyluje w graniach 0,1-0,3 mm. Ich cena jest stosunkowo wysoka, jednak ogniwa te wyróżniają się spośród pozostałych ponadprzeciętną żywotnością, a także wysoką sprawnością – do 22%. Ogniwa I generacji mogą zostać wykonane zarówno z krzemu monokrystalicznego, jak i polikrystalicznego. Te drugie co prawda są tańsze, niestety ich sprawność wynosi maksymalnie 18%.
- Ogniwa II generacji – najczęściej wytworzone są z tellurku kadmu, selenu, miedzi lub krzemu. Zbudowane są w oparciu o złączne „n-p”. Od ogniw I generacji różnią się grubością warstwy półprzewodnika absorbującego światło. W tym przypadku wartość ta wynosi od 0,001 mm do 0,08 mm. Często wybierane są ze względu na niższą cenę.
- Ogniwa III generacji – w przeciwieństwie do poprzednich dwóch generacji, tym razem budowa nie opiera się na złączu „p-n”. W tym przypadku powstawanie ładunku jest innowacyjne, w zależności od danego rozwiązania. Do ogniw III generacji możemy zaliczyć ogniwa uczulane barwnikiem, ogniwa organiczne OPV, koncentratory PV, a także kilka innych. Wyróżniają się spośród pozostałych ze względu na krótki czas pracy, jednak ich sprawność często nie jest satysfakcjonująca.
Zasada działania ogniw fotowoltaicznych
Działanie ogniw fotowoltaicznych wbrew pozorom nie jest skomplikowane. Fotony (promienie słońca) zderzają się z elektronami. Wówczas przekazywana jest energia, a następnie jesteśmy świadkami zjawiska fotoelektrycznego wewnętrznego. Elektron jest całkowicie pochłaniany przez energię fotonu, a także przenosi się do pasma przewodnictwa.
Popularne zjawisko fotowoltaiczne polega na tym, że elektrony przenoszone są przez fotony na wyższe poziomy energetyczne. Upraszczając, światło słoneczne, które pada na ogniwo fotowoltaiczne inicjuje reakcję fizyczną, w konsekwencji powstaje prąd stały. Dzięki odpowiedniemu urządzeniu konwertowany jest w późniejszym czasie do prądu zmiennego. Dzieje się to za sprawą inwertera, który nazywany jest również falownikiem. W konsekwencji możliwe jest korzystanie z energii elektrycznej zupełnie za darmo.
Jak kształtują się ceny ogniw fotowoltaicznych?
Koszt zakupu zestawu baterii fotowoltaicznych, wchodzących w skład instalacji solarnej, jest uzależniony przede wszystkim od ich mocy, jakości oraz ilości. Średnio 10 ogniw o mocy przekraczającej nieco 3 kW wymaga wyłożenia około 17-18 tysięcy zł plus koszty montażu. Biorąc pod uwagę postęp technologiczny w najbliższych latach kwota ta może się nieco zmniejszyć, a ponadto otrzymamy w tym przedziale kwotowym panele cechujące się większą wydajnością.
W przypadku czasowego braku prądu elektrycznego, wynikającego np. z awarii lub prac konserwacyjnych, możemy zdecydować się na zestaw paneli z magazynem energii. Takie rozwiązanie podnosi z reguły koszty instalacji przynajmniej o 100%. Z pewnością dużym wsparciem jest możliwości uzyskania dofinansowania do planowanej instalacji paneli z ogniwami fotowoltaicznymi, które pozwolą zredukować nasze koszty nawet o 40%. Obecnie osoby indywidualne mogą korzystać z programu Prosument lub dotacji w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego. Przedsiębiorstwa i klienci korporacyjni mogą natomiast liczyć na program Bocian.
