Redakcja GLOBEnergia
Współcześnie świat wymaga coraz więcej energii. Pochodzi ona głównie ze spalania węgla, ropy i gazu, energii jądrowej i cieszącej się coraz większą popularnością energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych.
Najszybciej rozwijającą się gałęzią OZE w dzisiejszych czasach jest fotowoltaika, czyli bezpośrednie przetwarzanie energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną. W Polsce dział ten praktycznie nie istnieje. Potentatami w korzystaniu z tego rodzaju energii są za to Hiszpania i nasi zachodni sąsiedzi Niemcy. Dorównać tym państwom chcą Czesi, gdzie od kilku już lat widać wyraźny wzrost zainteresowania tą gałęzią OZE.
Ogniwa fotowoltaiczne wykorzystują efekt konwersji fotowoltaicznej – bezpośredniej zamiany energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Efekt ten zaobserwowano po raz pierwszy w 1839 roku, jednak dopiero w latach 70 ubiegłego wieku zainteresowano się fotowoltaiką na szerszą skalę. Przyczynił się do tego rozwój technologii półprzewodników – podstawowego materiału używanego do produkcji ogniw fotowoltaicznych.
Najczęściej stosowanym materiałem jest krzem. Podstawę ogniwa stanowi półprzewodnikowe złącze P-N. W przypadku warstwy typu N, do krzemu dodaje się Fosfor (tworzy się „nadwyżka” wolnych elektronów). W warstwie typu P, zamiast Fosforu używa się Boru (zamiast wolnych elektronów, warstwa P ma ich niedobór). Na skutek absorpcji promieniowania, wytwarzane są nośniki ładunków. Wybite „wolne” elektrony z warstwy N, przechodzą do warstwy P, by zniwelować „niedobór” elektronów w tej warstwie. Pojawia się napięcie na zaciskach. Po dołączeniu urządzenia (obciążenia) płynie przez nie prąd.
Ogniwa fotowoltaiczne wytwarza się najczęściej z krzemu mono-, poli-, multikrystalicznego albo amorficznego. Najwyższą sprawność uzyskują ogniwa monokrystaliczne. Pojedyncze ogniwa mają moc od 1 do 3 [W]. W celu uzyskania większych napięć bądź prądów ogniwa są łączone ze sobą, a połączone ogniwa tworzą moduły.
Systemy fotowoltaiczne podzielić możemy na kilka zasadniczych grup:
- najprostsze – gdzie moduł podłączony jest bezpośrednio do zasilanego urządzenia,
- systemy wolnostojące – autonomiczne: systemy montowane w miejscach, gdzie w dużym stopniu ograniczony jest dostęp do energii z sieci. W skład systemu wchodzą moduły, kontrolery ładowania, baterie (akumulatory)
- systemy przyłączone do sieci: systemy produkujące energię i wprowadzające ją do sieci elektrycznej. Zestaw w tym przypadku to moduły fotowoltaiczne przetwarzające energię i falownik, zamieniający prąd stały na prąd zmienny przekazywany do sieci...
Bartosz Zieliński
Katedra Surowców Energetycznych
