Fotowoltaika- podstawowa wiedza o panelach

Podstawowe pytanie jakie zadaje sobie chyba każdy, kto ma pierwszy raz styczność z fotowoltaiką to: jak to działa? Otóż ogólna odpowiedź jest dość prosta: Panele zbierają energię słoneczną a następnie zamieniają ją na prąd stały, który trafia do inwertera (falownika) a ten przekształca go na prąd przemienny, który każdy z nas ma w domowym gniazdku.

Ok, powiecie że to dość banalne wytłumaczenie i nie wyjaśnia wszystkiego co chcieli byście wiedzieć. Kolejnym pytaniem, które warto zadać to: co to znaczy, że zamieniają energię słoneczną na prąd stały? Tych i wielu innych szczegółów dowiecie się z poniższego wpisu. Łapcie kubek ulubionej kawy lub herbaty i zapraszamy do lektury.

Panel fotowoltaiczny- opis i zasada działania

Panele fotowoltaiczne nazywane również panelami PV (skrót od angielskiego słowa photovoltaic- tłum. fotowoltaiczny) występują na rynku w różnych wariantach mocy, konstrukcji oraz wynikającej z niej koloru co wyjaśnimy przy okazji budowy ogniw. Dobór odpowiedniego rozwiązania zależy od miejsca, w którym ma znajdować się instalacja a odpowiednie dopasowanie pozwoli zmaksymalizować ilość produkowanej energii elektrycznej.

Jak zatem dochodzi do „zamiany słońca w prąd?”. To pytanie kieruje nas wprost do konstrukcji panelu- każdy z nich składa się z wielu ogniw fotowoltaicznych będących półprzewodnikami na bazie krzemu. Jest to drugi, zaraz po tlenie, najczęściej występujący na ziemi pierwiastek chętnie stosowany w elektronice ze względu na swoje właściwości dielektryczne. Jak to się ma do wytwarzania prądu przez panele fotowoltaiczne? Dzieje się to poprzez uderzanie fotonów w elektrony w kryształach krzemu wprawiając je w ruch, a jak wiemy prąd elektryczny to nic innego jak uporządkowany ruch elektronów. Aby jednak do tego doszło krzem w ogniwach musi być w krystalicznej postaci i tym samym dochodzimy do kolejnej cechy ogniw fotowoltaicznych związanej z ich budową- ogniwa w panelach dzielimy na monokrystaliczne i polikrystaliczne.

Ogniwa monokrystaliczne

Już sam przedrostek mono i poli wskazuje w czym tkwi różnica- mono oznacza „pojedynczy” i zgodnie z tą nazwą ogniwo wytwarzane jest z jednego kryształu krzemu. Budowa z takiego ogniwa umożliwia swobodny przepływ elektronów dzięki czemu mamy większą wydajność ale wiąże się to również z wyższymi kosztami produkcji. Wyprodukowany w ten sposób monokryształ krzemu ma kształt cylindra i ze względu na swoją budowę cechuje się prawie czarnym kolorem co często brane jest przez inwestorów jako zaleta pod kątem estetyki. Jeszcze chętniej wybieranym wariantem są panele „full black”- czarna rama oraz tło dają nam jednolicie czarną powierzchnię ale oczywiście przy wyborze paneli to nie estetyka powinna być najważniejszym kryterium. Monokryształ ze względu na jednolitą budowę i czystość kryształu umożliwia elektronom swobodniejszy ruch, przekłada się to na wyższą sprawność paneli monokrystalicznych sięgającą prawie 23% oraz niższy współczynnik temperaturowy. Wspomniany współczynnik to procentowa utrata wydajności ogniwa przy podniesieniu się jego temperatury o jeden stopień Celsjusza. O ile panele fotowoltaiczne „lubią słońce”, o tyle nie są wielkim fanem wysokich temperatur dlatego najlepszym miejscem pracy ogniw jest klimat umiarkowany, taki jak nasz. Podsumowując cechy paneli monokrystalicznych- dzięki konstrukcji z jednego kawałka krzemu ich wydajność pozwala na wykorzystanie mniejszej liczby sztuk co często jest wielką zaletą gdy mamy ograniczoną powierzchnię dachu.

Ogniwa polikrystaliczne

Jak już wcześniej wspominaliśmy różnica w ogniwach polega na sposobie ich wytwarzania, w przeciwieństwie do ogniw monokrystalicznych, ogniwo polikrystaliczne składa się z kilku połączonych ze sobą kryształów krzemu. Prostszy proces produkcji takiego panelu przekłada się na jego niższą cenę jednak większa ilość kryształów krzemu oraz ich łączenie wpływa na wydajność. W przeciwieństwie do monokryształu elektrony mają w tych ogniwach utrudnioną swobodę ruchu elektronów przez co wydajność panelu z ogniwami polikrystalicznymi oscyluje w okolicach 18%. Oznacza to, że jedynie taki procent energii słonecznej zostanie przekształcony w energię elektryczną.

Aby nasza instalacja fotowoltaiczna spełniała swoje zadanie , musi składać się z kilku elementów a jednym z ważniejszych jest falownik, nazywany również inwerterem solarnym. Na rynku jest wiele producentów, rozwiązań i modeli oferujących różne dodatkowe funkcje a odpowiedni dobór falownika pozwoli nam zmaksymalizować uzysk z naszej instalacji. Co warto wiedzieć o działaniu inwerterów PV? Na co zwrócić uwagę przy wyborze jednego z ważniejszych elementów naszej instalacji? Odpowiedzi na te i wiele innych pytań znajdziecie Państwo w naszym kolejnym wpisie poświęconym falownikom, zapraszamy do lektury!