Ogniwa fotowoltaiczne stanowią jeden z najważniejszych elementów instalacji fotowoltaicznej. Po odpowiednim połączeniu ze sobą tworzą panele, na których zachodzi zjawisko przemieniania energii słonecznej na elektryczną, zwane efektem fotowoltaicznym. Wiedza na temat tego, jak działają ogniwa fotowoltaiczne oraz jaka jest ich budowa, to klucz do zrozumienia, na czym polega fotowoltaika. Wyjaśniamy, na jakiej zasadzie pracują ogniwa fotowoltaiczne, jakie są ich rodzaje oraz z czego się je otrzymuje.

Jak działają ogniwa fotowoltaiczne?

Odpowiedź na pytanie, ogniwo fotowoltaiczne – co to jest, można ująć w słowach: najmniejsza część panelu fotowoltaicznego. Ten sposób nie wyraża jednak, jak istotne są ogniwa fotowoltaiczne. To właśnie w nich zachodzi efekt fotowoltaiczny, który jest fundamentalny z perspektywy tego, jak działa fotowoltaika. Energia promieni słonecznych skierowanych na ogniwo jest w nim zamieniana na prąd stały. Następnie za pomocą inwertera solarnego jest on przekształcany w prąd przemienny, czyli taki, jaki mamy w domowych gniazdkach. Aby dokładniej opisać, jak działa panel fotowoltaiczny, należy zapoznać się z konstrukcją ogniw, którą przedstawimy w kolejnym paragrafie.

Z czego składa się ogniwo fotowoltaiczne?

Zasada działania paneli fotowoltaicznych w dużej mierze wynika z tego, jak wygląda budowa ogniwa fotowoltaicznego. Najważniejszą częścią ogniwa jest materiał półprzewodnikowy – w większości przypadków jego rolę odgrywa krzem, ale w niektórych modelach stosuje się zamiast niego m.in. selen lub german. Tworząca ogniwo fotowoltaiczne płytka krzemowa zbudowana jest z dwóch warstw: n oraz p, które przedzielone są barierą potencjału. Skierowana w stronę światła warstwa n znajdująca się na górze jest domieszkowana ujemnie, co wiąże się z nadmiarem elektronów, natomiast dolna część domieszkowana jest dodatnio i charakteryzuje się ich niedoborem. Efektem takiego rozkładu jest powstanie pola elektrycznego w obszarze bariery potencjału. Pod wpływem światła trafiającego na płytkę elektrony z górnej warstwy są uwalniane, a po zamknięciu obwodu odbiornikiem energii elektrycznej dochodzi do przepływu prądu stałego w kierunku od n do p. To właśnie przede wszystkim w tym mechanizmie zawiera się fotowoltaika oraz to, jak działa.

Rodzaje ogniw fotowoltaicznych

Prężny rozwój fotowoltaiki wiąże się również z powstawaniem kolejnych innowacyjnych rozwiązań w kwestii paneli fotowoltaicznych. Wyróżnia się już trzy generacje ogniw fotowoltaicznych:

• I generacji – monokrystaliczne lub polikrystaliczne ogniwa krzemowe,
• II generacji – ogniwa oparte na krzemie amorficznym, które służą do tworzenia cienkowarstwowych paneli fotowoltaicznych,
• III generacji – ogniwa, w których nie stosuje się złącza p-n, tylko alternatywne metody wytwarzania prądu.

Okazuje się jednak, że klienci, którzy zastanawiają się, jakie ogniwa fotowoltaiczne wybrać, nadal dokonują selekcji głównie spośród wydajnych i sprawdzonych rozwiązań I generacji. Dlatego też postanowiliśmy nieco przybliżyć różnice między ogniwami monokrystalicznymi a polikrystalicznymi.

Monokrystaliczne ogniwa fotowoltaiczne

Cechą charakterystyczną tych ogniw jest ich budowa, a mianowicie to, że wykonuje się je z pojedynczego kryształu krzemu otrzymywanego za pomocą metody Czochralskiego. Do ich zalet zalicza się:

• wysoką wydajność sięgającą nawet 20 proc., co przekłada się pozytywnie na to, ile energii produkuje ogniwo fotowoltaiczne,
• doskonałą trwałość,
• znakomity wygląd – ogniwa monokrystaliczne mają uniwersalną, czarną barwę,
• dużą dostępność – mimo niekiedy nieco wyższych cen, wyróżnia je większa dostępność na rynku, co jest szczególnie istotne w kontekście ewentualnej przyszłej rozbudowy instalacji o kolejne panele fotowoltaiczne.

Monokrystaliczne ogniwa to częstszy i lepszy wybór od ich polikrystalicznych odpowiedników.

Polikrystaliczne ogniwa fotowoltaiczne

Proces wytwarzania polikrystalicznych ogniw, a w konsekwencji modułów fotowoltaicznych, jest znacznie łatwiejszy niż w przypadku monokryształów. Polega on na krystalizacji krzemu do postaci bryły, usunięcia z niego zanieczyszczeń w trakcie topienia oraz podzielenia kryształu na cienkie plastry. Następnie z plastrów tworzy się ogniwa poprzez umieszczenie na nich przewodów elektrycznych, a także powłoki antyrefleksyjnej. Okazuje się, że ogniwa stworzone z mniejszej liczby kryształów cechują się wyższą jakością, dlatego dąży się do zmniejszenia liczby kryształów, w celu stworzenia podobnego efektu, jak w rozwiązaniach monokrystalicznych.

Główną przewagą ogniw polikrystalicznych nad monokrystalicznymi może być niższy koszt zakupu. Jest to jednak niewielki zysk w porównaniu z korzyściami płynącymi z ogniw bazujących na jednym krysztale, które lepiej wypadają m.in. pod względem wydajności, trwałości czy wyglądu.

Podsumowanie

Wiesz już, dlaczego instalacje fotowoltaiczne nie mogłyby się obyć bez wydajnych ogniw fotowoltaicznych. Ich działanie odgrywa kluczową rolę w całym procesie uzyskiwania prądu elektrycznego z fotowoltaiki. Duży wybór różnorodnych paneli fotowoltaicznych może wzbudzić w Tobie niepewność dotyczącą tego, które moduły będą odpowiednie dla Twojej instalacji. Jeśli interesuje Cię tania oraz efektywna fotowoltaika dla domu i zastanawiasz się, jakie ogniwa byłyby dobrym rozwiązaniem, to skorzystaj z oferty MaxSol. Dostarczamy dobrej jakości komponenty renomowanych producentów w atrakcyjnej cenie i zapewniamy profesjonalne, kompleksowe usługi w zakresie tworzenia instalacji fotowoltaicznych obejmujące m.in. projekt i montaż fotowoltaiki.

Skontaktuj się z nami, a chętnie odpowiemy na wszystkie Twoje pytania dotyczące ogniw fotowoltaicznych oraz innych kwestii związanych z fotowoltaiką. Zaufaj MaxSol i ciesz się znakomitą instalacją fotowoltaiczną.