Do zamieniania energii promieniowania słonecznego w energię elektryczną służą ogniwa fotowoltaiczne (inaczej: ogniwa słoneczne bądź fotoogniwa), a proces zamiany nosi nazwę konwersji fotowoltaicznej.

Image Nazwa „fotowoltaika" pochodzi od dwóch słów: greckiego „photos", oznaczającego światło i nazwiska włoskiego fizyka Aleksandro Volta – mimo, że to nie on, lecz Francuz Antoine Cesar Becquerel odkrył w 1839 roku efekt fotowoltaiczny. Gdy promienie słoneczne padają na materiał o niejednorodnej strukturze, w materiale powstaje siła elektromotoryczna – na tym polega efekt fotowoltaiczny.

Ogniwo fotowoltaiczne to krzemowa płytka półprzewodnikowa, wewnątrz której istnieje bariera potencjału (pole elektryczne), w postaci złącza p-n (positive – negative). Padające na fotoogniwo promieniowanie słoneczne wybija elektrony z ich miejsc w strukturze półprzewodnika, tworząc pary nośników o przeciwnych ładunkach (elektron z ładunkiem ujemnym i z ładunkiem dodatnim „dziura", powstała po jego wybiciu). Ładunki te zostają następnie rozdzielone przez istniejące na złączu p-n pole elektryczne, co sprawia, że w ogniwie pojawia się napięcie. Wystarczy do ogniwa podłączyć urządzenie pobierające energię i następuje przepływ prądu elektrycznego.

Ogniwa fotowoltaiczne najczęściej wykonuje się z krzemu – drugiego po tlenie najbardziej rozpowszechnionego pierwiastka na Ziemi, który występuje m. in. w piasku. Do produkcji fotoogniw stosowany jest krzem monokrystaliczny lub polikrystaliczny, a w najbardziej zaawansowanej technologii krzem amorficzny (a-Si) i jego stopy (a-SiGe, a-SiC).

Ogniwa fotowoltaiczne łączone są po kilkadziesiąt w moduły fotowoltaiczne, co pozwala uzyskać niezbędną moc i odpowiednie napięcie. Z modułów budowane są z kolei systemy fotowoltaiczne, wśród których wyróżnia się:

systemy podłączone za pomocą falownika do trójfazowej sieci elektroenergetycznej
i systemy autonomiczne, zasilające bezpośrednio urządzenia prądu stałego.

Zastosowanie ogniw fotowoltaicznych

Ogniwa fotowoltaiczne są obecnie powszechnie stosowane:

w zegarkach, kalkulatorach, odbiornikach radiowych,
do zasilania radiowo-telekomunikacyjnych stacji przekaźnikowych, w telefonii komórkowej,
do zasilania znaków drogowych,
do zasialnia satelitów,
do zasilania urządzeń ochrony pastwisk i lasów,
w autonomicznych systemach zasilających na przyczepach kempingowych,
do zasialnia odosobnionych stacji meteorologicznych.

Czy wiesz, że...
350 tys. paneli fotowoltaicznych, dysponujących mocą 62 MW i zajmujących powierzchnię 112 ha wejdzie w skład największej elektrowni solarnej świata, powstającej w Portugalii. Dwunastokrotnie większy od największego dotychczas obiektu tego typu zakład będzie dostarczał elektryczność 21 tys. domów.

Katarzyna Kowalska
Źródło: Czysta energia