Blog

Fotowoltaika – co to jest?

Fotowoltaika to nic innego jak prąd ze Słońca. Jest to dziedzina z pogranicza nauki i techniki, która zajmuje się przetwarzaniem promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Słowo fotowoltaika pochodzi z połączenia słów: photos z oznaczającego światło i voltaic oznaczającego napięcie. Początki fotowoltaiki sięgają 1839 roku, kiedy francuski fizyk Alexandre Becquerel, eksperymentując z metalowymi elektrodami i elektrolitem odkrył efekt fotowoltaiczny. Pierwsze ogniwa powstawały z selenu. Dopiero w 1918 roku polski uczony Jan Czochralski odkrył metodę wytwarzania monokryształów krzemu, które później stały się podstawowym składnikiem ogniwa fotowoltaicznego. Do dnia dzisiejszego ogniwa krzemowe są najczęściej wykorzystywanymi w instalacjach fotowoltaicznych.

Na czym polega fotowoltaika?

Fotowoltaika działa na zasadzie efektu fotowoltaicznego. Jest to zjawisko polegające na powstaniu siły elektromotorycznej w ciele stałym pod wpływem promieniowania słonecznego. Efekt fotowoltaiczny jest wykorzystywany w ogniwach fotowoltaicznych – urządzeniach, które produkują energię elektryczną bezpośrednio z promieniowania słonecznego. Ogniwa fotowoltaiczne to półprzewodnikowe elementy, w których dochodzi do konwersji (przemiany) energii promieniowania słonecznego w prąd elektryczny. Ogniwa połączone są szeregowo w większe grupy, odpowiednio zabezpieczone i umieszczone w obudowie. W ten sposób tworzą moduł fotowoltaiczny. Połączenie większej ilości modułów fotowoltaicznych nazywane jest generatorem fotowoltaicznym, który wraz z falownikiem, konstrukcją montażową i okablowaniem tworzą kompletną instalację fotowoltaiczną

Wytwarzanie prądu elektrycznego przez krzemowe ogniwa fotowoltaiczne jest możliwe dzięki znajdującemu się w krzemowej płytce półprzewodnikowego złącza P-N. W wyniku promieniowania słonecznego i padających fotonów następuje wzbudzenie swobodnych nośników i nadmiar elektronów z obszaru N przepływa przez złącze do obszaru P. Elektrony zapełnią dziury w obszarze P, natomiast nowe dziury powstaną w obszarze N. Taki ruch spowoduje powstanie prądu elektrycznego o napięciu stałym.

Prąd produkowany przez instalację fotowoltaiczną jest prądem stałym, natomiast z sieci pobierany jest prąd zmienny. Aby móc wykorzystać prąd produkowany przez instalację fotowoltaiczną konieczne jest zastosowanie falownika, który przekształca energię elektryczną z modułów fotowoltaicznych, z prądu stałego DC na prąd zmienny AC o parametrach zgodnych z energią elektryczną w sieci (230/400V, 50Hz).