PRZEGLĄD SPRZĘTU I APARATURY
Systemy fotowoltaiczne Jak wybrać optymalne rozwiązanie? ! > * >#A
% * ? * % > = ) > ?1 >
4 > % A ; ;
> ; % *
? A % ? %
* #
% % G * % A ?
* >B * = 3
B B ? ?1 > >B ? 4
G % ? * ; B A 4 * > >
1 = !"#$!
%$& '& # *
* * =
#% # =
44
Z
anim zaczniemy omawiać poszczególne rodzaje instalacji fotowoltaicznych, warto przyjrzeć się budowie i zasadzie działania paneli fotowoltaicznych, określanych też często mianem paneli PV (photovoltaic). Podstawowym i najmniejszym elementem paneli fotowoltaicznych, czyli modułów, które montowane są np. na dachu, jest półprzewodnikowe, najczęściej krzemowe, nieco rzadziej germanowe lub selenowe ogniwo fotowoltaiczne, nazywane też ogniwem fotoelektrycznym lub fotoogniwem. Początki fotowoltaiki sięgają 1839 r., kiedy to Antoine César Becquerel po raz pierwszy zaobserwował zjawisko zamiany promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Pierwsze ogniwo fotowoltaiczne wykonane z krzemu powstało w 1954 r., a jego sprawność wynosiła wówczas zaledwie 6 %. Obecnie produkowane, pojedyncze ogniwa charakteryzują się sprawnością wynoszącą 14–19 %.
Ogniwa fotowoltaiczne Fotoogniwo to, najprościej rzecz ujmując, element półprzewodnikowy, w którym na skutek występowania efektu fotoelektrycznego następuje przemiana energii świetlnej w energię elektryczną. Zasadniczo fotoogniwo zbudowane jest z dwóch warstw półprzewodnika. Pierwsza, znajdująca się na górze, to cienka i przezroczysta dla światła warstwa typu n. To nad nią umieszczona jest elektroda ujemna i powłoka antyrefleksyjna panelu. Na samym spodzie znajduje się zaś elektroda dodatnia. Druga umiejscowiona na dole, wprost na elektrodzie dodatniej, półprzewodnikowa, grubsza warstwa, to półprzewodnik typu p. Obie warstwy oddzielone są barierą potencjału, którą tworzy złącze p-n, o czym za chwilę. W tym miejscu trzeba podkreślić, że elementem czynnym fotoogniwa jest właśnie to półprzewodnikowe złącze p-n, choć generacja nośników odbywa się, tak naprawdę w całej objętości fotoogniwa. W obecnie produkowanych ogniwach krzemowych warstwa półprzewodnika typu n, czyli ta, która skierowana jest w stronę światła słonecznego, domieszkowana jest ujemnie fosforem, co skutkuje wytworzeniem w niej nadmiaru elektronów (przewodnictwo elektronowe). Dolna warstwa krzemu tworzącego fotoogniwo domieszkowana jest dodatnio przez dodanie atomów boru (niedobór elektronów, przewodnictwo dziurowe). Po zetknięciu ze sobą obu typów półprzewodnika, na granicy tych dwóch warstw, atomy z warstwy typu n „oddają” swoje nadAUTOMATYKA
