Oferta

Docierającą do powierzchni Ziemi energię słoneczną można wykorzystać. Służą do tego kolektory słoneczne oraz ogniwa fotowoltaiczne. Kolektory słoneczne zamieniają energię promieniowania słonecznego w ciepło podgrzewające zbiornik z wodą, natomiast ogniwa fotowoltaiczne przekształcają energię słoneczną w prąd stały. Pojedyncze ogniwa łączy się szeregowo w panele fotowoltaiczne, przez co rośnie moc instalacji, a dzięki zastosowaniu inwerterów (falowników) prąd stały jest przekształcany w prąd przemienny, występujący w sieci elektroenergetycznej. Panele fotowoltaiczne mogą dostarczać prąd tylko wówczas, gdy padają na nie promienie słoneczne światła bezpośredniego lub rozproszonego. Domowe instalacje fotowoltaiczne przyłącza się do lokalnych sieci elektroenergetycznych, by odprowadzać do nich nadwyżkę prądu w okresie wiosenno-letnim i pobierać z bonifikatą prąd wówczas, gdy własna instalacje nie jest w stanie zaspokoić potrzeb gospodarstwa domowego.

Jak działają panele fotowoltaiczne?

Zjawisko fotowoltaiczne, czyli przekształcanie promieniowania słonecznego w energię elektryczną, zostało zaobserwowane i opisane już w 1839 r. (Antoine C. Becquerel), ale pierwsze ogniwa fotowoltaiczne powstały dopiero w połowie XX wieku. Ogniwo wykorzystuje półprzewodniki o różnych rodzajach przewodnictwa, które tworzą złącze typu P-N. Pod wpływem fotonów promieniowania słonecznego wybijane są elektrony (o ładunku ujemnym) i gromadzą się w warstwie typu N, podczas gdy w warstwie typu P rośnie ilość atomów z dziurami (ładunek dodatni). W ten sposób powstaje różnica potencjału, czyli prąd stały. Im więcej fotonów pada na powierzchnię ogniwa fotowoltaicznego, tym intensywniej zachodzi to zjawisko. Parametrem charakteryzującym panele fotowoltaiczne jest ich sprawność, która określa, ile procent energii słonecznej są w stanie przekształcić w energię elektryczną. W celu maksymalnego wykorzystania możliwości ogniw fotowoltaicznych najkorzystniejsze byłoby ułożenie paneli fotowoltaicznych prostopadle do kierunku padania promieni słonecznych. Pozorny dzienny ruch słońca na niebie i różna jego wysokość w różnych porach roku sprawia, że podczas montażu trzeba wybrać ustawienie zapewniające optymalne warunki nasłonecznienia w ciągu roku.

Rodzaje paneli fotowoltaicznych

Panele fotowoltaiczne dzielimy ze względu na sposób produkcji i materiał, z którego są wykonane. Pierwszą (i najbardziej dotychczas rozpowszechnioną) generację paneli fotowoltaicznych stanowią panele wykonane z kryształów kwarcu, wykorzystujące złącze typu P-N. Mogą to być czarne panele z kwarcu monokrystalicznego lub niebieskie panele z kwarcu polikrystalicznego. Różnice w technologii produkcji sprawiają, że panele monokrystaliczne charakteryzują się większą sprawnością (17-21%) od paneli polikrystalicznych (14-17%), są jednak od nich droższe. Ogniwa drugiej generacji, zwane także ogniwami cienkowarstwowymi, charakteryzuje niższa sprawność (około 10%), ale za to są tanie, odporne na przegrzewanie i zacienienie. Są to ogniwa z krzemu amorficznego oraz ogniwa wykorzystujące inne materiały półprzewodnikowe: tellurek kadmu (CdTe), stopy miedzi, indu, galu i selenu (CIGS) lub ogniwa barwnikowe, pozbawione złącza typu P-N. Najnowszą, będącą jeszcze w trakcie badań i eksperymentów, generację ogniw fotowoltaicznych tworzą ogniwa elastyczne, lekkie i giętkie. Duże nadzieje wiąże się z wykorzystaniem takich materiałów jak grafen i perowskit.

Z czego są zbudowane panele fotowoltaiczne?

Najbardziej rozpowszechnione są panele monokrystaliczne i polikrystaliczne. Podstawową ich częścią jest ogniwo fotowoltaiczne. Standardowe ogniwo ma wymiar 156 mm × 156 mm lub 156 mm × 78 mm (half cut) i jest zbudowane z dwóch warstw krzemu o różnych typach przewodnictwa, między którymi jest złącze typu P-N. Ogniwa typu PERC mają dodatkowo na spodzie warstwę dielektryka, który zapewnia wewnętrzne odbicie tym promieniom słonecznym, które nie spowodowały uwolnienia elektronu. Na moduł fotowoltaiczny składa się 60 ogniw (lub 120 ogniw half cut), połączonych złączkami i zatopionych w folii eva (etylenowy polioctan winylu), która chroni je przed wpływem czynników atmosferycznych. Z zewnątrz moduły osłonięte są taflą hartowanego szkła o dużej przejrzystości z powłoką antyrefleksyjną. Panele fotowoltaiczne przechodzą testy wytrzymałościowe na ekstremalne warunki atmosferyczne i przechodzą wielokrotne cykle zmian temperatury od -40 ºC do +85 ºC przy wilgotności 85%, znoszą uderzenia kul gradowych o średnicy 25 mm spadających z prędkością 23 m/s, porywy wiatru wiejącego z prędkością 130 km/h i silny nacisk. Potwierdzeniem przejścia testów wytrzymałościowych są odpowiednie certyfikaty i normy.

Ile kosztują panele fotowoltaiczne?

Rozważając ceny paneli fotowoltaicznych, trzeba wziąć pod uwagę koszt całej instalacji fotowoltaicznej wraz z osprzętem, okablowaniem i falownikiem (lub falownikami). Wielkość instalacji zależy od zapotrzebowania energetycznego oraz warunków lokalizacji (możliwości optymalnego ustawienia paneli fotowoltaicznych względem słońca i uniknięcia zacienienia). Standardowa domowa instalacja fotowoltaiczna w Polsce to koszt około 5-7 tys. zł za każdy 1kW zainstalowanej mocy. Trzeba pamiętać o tym, że instalacja fotowoltaiczna jest wydatkiem, który ma przynosić korzyści przez wiele lat. Producenci paneli fotowoltaicznych oprócz gwarancji na produkt (zazwyczaj 10 lat) udzielają gwarancji na zachowanie mocy (przeważnie jest to około 85% mocy początkowej po 25 latach pracy). Odrębną gwarancją jest objęty falownik oraz montaż instalacji. Nie warto kupować produktów, kierując się wyłącznie niską ceną, bo to nie zapewni niezbędnej trwałości i wydajności instalacji, a w związku z tym wydłuży się okres zwrotu kosztów inwestycji.