Instalacje fotowoltaiczne – co to jest?

Instalacje fotowoltaiczne są układami, których zadaniem jest konwersja światła słonecznego na energię elektryczną.

Wskutek tego procesu powstaje prąd elektryczny, który następnie może posłużyć Ci jako źródło zasilania. Zagadnienie zyskującej na popularności, technologii fotowoltaicznej jest jednak dużo bardziej złożone — przyjrzyjmy się więc zasadom jej działania.

Instalacje fotowoltaiczne — co to jest?

Chcąc dowiedzieć się, co to są instalacje fotowoltaiczne, musisz na początek zrozumieć, że niektóre znane nam materiały wykazują szczególną właściwość, którą nazwano efektem fotoelektrycznym.

W dużym uproszczeniu — efekt ten sprawia, że materiały pochłaniają fotony, czyli cząsteczki światła, by następnie uwolnić elektrony.

Krótka historia fotowoltaiki

Zjawisko efektu fotoelektrycznego po raz pierwszy dostrzegł francuski fizyk, Aleksander Edmund Becquerel.

Naukowiec odkrył, że niektóre materiały zdolne są do wytwarzania niewielkich ilości prądu elektrycznego pod wpływem padającego na nie światła. Następnie, pracy nad wyjaśnieniem efektu podjął się sam Albert Einstein, na którego myśli opiera się dzisiejsza technologia fotowoltaiczna.

Mowa naturalnie o tzw. bateriach słonecznych, które tuż po swoim powstaniu pozostawały jedynie ciekawostką ze względu na wysokie koszty produkcji, a co za tym idzie — niską opłacalność.

Sytuacja uległa zmianie w latach sześćdziesiątych XX wieku, kiedy to praktycznym zastosowaniem paneli fotowoltaicznych zaczął interesować się przemysł kosmiczny. 
Ogniwa wykorzystywane do zasilania satelitów i statków wysyłanych w przestrzeń przetarły szlaki dla szerszego, komercyjnego zastosowania podobnych technologii.

To skrócona historia, którą kryją instalacje fotowoltaiczne. Co to jest i w jaki sposób może zostać wykorzystane w gospodarstwie domowym?

Co to są instalacje fotowoltaiczne? Budowa i zasada działania

Technologię korzystającą z energii słonecznej dzielimy na dwa typy — fotowoltaikę słoneczną oraz cieplną.

Pierwsza jest często spotykana m.in. w domach jednorodzinnych, gdzie zajmuje się produkcją prądu bezpośrednio ze światła słonecznego.

Fotowoltaika termiczna z kolei, wykorzystuje światło do generowania ciepła, które dopiero później konwertowane jest na energię elektryczną.

Półprzewodniki w instalacjach fotowoltaicznych poddawane są specjalnej obróbce

Wiesz już, że ogniwa słoneczne wykonane są z półprzewodników. 

Jednym z nich jest krzem, który na szeroką skalę stosowany jest m.in. w mikroelektronice.

W przypadku technologii fotowoltaicznej cienka płyta półprzewodnikowa — wykonana np. z krzemu poddana zostaje dodatkowo procesowi obróbki, który ma na celu wytworzenie dodatniego pola elektrycznego z jednej i ujemnego z drugiej strony panelu.

Kiedy energia świetlna uderza w powierzchnię ogniwa, w półprzewodniku następuje wytrącenie elektronów z atomów.

Jeśli półprzewodnik jest częścią obwodu elektrycznego, elektrony te zostaną wychwycone w postaci prądu, który następnie może być przez Ciebie wykorzystany np. do zasilania urządzeń gospodarstwa domowego.

Moduły łączące instalacje fotowoltaiczne — co to jest i jakie znajduje zastosowanie?

Szereg ogniw słonecznych połączonych ze sobą w jednym obwodzie elektrycznym, nazywamy modułem fotowoltaicznym. Moduły te przeznaczone są do produkcji energii elektrycznej o określonym napięciu — warto wspomnieć, że wytwarzany w procesie prąd jest bezpośrednio zależny od ilości światła padającego na dany moduł.

Tak zestawione instalacje wytwarzają prąd stały i mogą być ze sobą łączone na różne sposoby, w celu osiągnięcia wymaganych parametrów. Jest to szczególnie istotne, ponieważ im większa powierzchnia modułów, tym więcej energii elektrycznej są one w stanie wytworzyć.

Przyszłość fotowoltaiki

Wiesz już, co to są instalacje fotowoltaiczne oraz znasz ich zastosowanie, ale czy jest to rozwiązanie przyszłościowe?

Od czasów powstania założeń, na których oparto technologię fotowoltaiczną, mamy do czynienia ze stałym spadkiem kosztów jej stosowania.

Energia elektryczna pozyskiwana za pomocą modułów paneli słonecznych bywa dzisiaj znacznie tańsza niż „tradycyjna”, pobierana z sieci elektryczność

Można zatem oczekiwać, że instalacje fotowoltaiczne w najbliższych latach staną się poważną konkurencją dla dostawców energii elektrycznej, by w dalszej przyszłości otworzyć ludzi na korzyści płynące ze stosowania odnawialnych źródeł energii i być może zdominować rynek.