Panele fotowoltaiczne są urządzeniami wykorzystującymi energię słoneczną do wytwarzania elektryczności. Proces, który umożliwia im przekształcanie światła słonecznego w energię elektryczną, opiera się na zjawisku znanym jako efekt fotowoltaiczny.
Efekt fotowoltaiczny
Działanie paneli fotowoltaicznych opiera się na zjawisku zachodzącym w materiałach półprzewodnikowych, takich jak krzem czy tellur. W takich materiałach elektrony mogą być wzbudzane do wyższych poziomów energetycznych poprzez absorpcję fotonów, czyli pakietów energii świetlnej. Gdy fotony trafią na powierzchnię panelu, pobudzają elektrony, co powoduje powstanie pary elektron-dziura (elektron “pozostawia” lukę, którą wypełniają inne elektrony). Ten proces jest znany jako efekt fotowoltaiczny.
Warstwy p-n
Panele fotowoltaiczne mają strukturę warstwową. W ich wnętrzu znajdują się dwie warstwy półprzewodnikowe: warstwa typu p (o brakujących elektronach) i warstwa typu n (o nadmiarze elektronów). Granica między tymi warstwami to tzw. jonofor, czyli obszar, gdzie odbywa się generacja elektryczności.
Przewodzenie elektronów
Gdy wytworzona para elektron-dziura zostaje stworzona w warstwie jonoforu, elektrony migrują z warstwy n do warstwy p, a dziury przemieszczają się w przeciwnym kierunku – od warstwy p do warstwy n. To przemieszczanie się ładunków elektrycznych generuje przepływ prądu elektrycznego w obwodzie.
Połączenie szeregowe i równoległe
Panele fotowoltaiczne są zwykle łączone szeregowo lub równolegle, aby zwiększyć napięcie lub prąd wyjściowy. Połączenie szeregowe oznacza, że dodatni biegun jednego panelu jest połączony z ujemnym biegunem kolejnego, co zwiększa napięcie. Natomiast połączenie równoległe powoduje zwiększenie prądu, a dodatni biegun paneli jest połączony z dodatnim, a ujemny z ujemnym.
Inwerter
Wyprodukowany prąd z paneli jest prądem stałym (DC), ale większość urządzeń i odbiorników wymaga prądu zmiennego (AC). Dlatego też prąd generowany przez panele fotowoltaiczne musi zostać przekształcony za pomocą inwertera, który zamienia go na prąd zmienny, który możemy używać w domach i firmach.
Podsumowując, panele fotowoltaiczne działają poprzez wykorzystanie efektu fotowoltaicznego w materiałach półprzewodnikowych, które generują prąd elektryczny pochodzący z energii słonecznej. Dzięki odpowiedniemu połączeniu szeregowemu i równoległemu oraz inwerterom, możliwe jest przekształcenie prądu stałego na prąd zmienny, który możemy wykorzystać do zasilania różnych urządzeń elektrycznych i zaspokojenia potrzeb energetycznych gospodarstwa domowego lub firm.
Jeśli chcesz zapoznać się ze szczegółami, to sprawdź stronę: https://columbusenergy.pl/oferta/fotowoltaika-poznan/.
