Jak zbudowany jest panel fotowoltaiczny?

Panele fotowoltaiczne, jeszcze niedawno zupełnie egzotyczne, dzisiaj stanowią stały element krajobrazu. Można je spotkać w zasadzie wszędzie – i bardzo dobrze, bo są rozwiązaniem nowoczesnym i ekologicznym. Nie każdy jednak wie, czym tak naprawdę jest bateria słoneczna, z czego się składa i jak się ją tworzy. Warto poszerzyć swoje horyzonty w tym zakresie!

Czym jest panel fotowoltaiczny?

Panel fotowoltaiczny, zwany również baterią słoneczną, jest kluczowym elementem instalacji fotowoltaicznej, pozwalającej na przekształcanie promieniowania słonecznego w energię elektryczną, czyli prąd. Częsty błąd to mylenie paneli z kolektorami słonecznymi, które służą jedynie do podgrzewania wody i wspomagania systemu ogrzewania. Panele montuje się najczęściej na dachach domów, w miejscach najbardziej nasłonecznionych, by zwiększyć ich efektywność. To stosunkowo świeży wynalazek, ponieważ pierwsze tego typu baterie słoneczne stworzono w latach 50. ubiegłego wieku – służyły wtedy głównie do zasilania satelitów. Na masową skalę produkuje się je dopiero od początku XXI wieku.

Najważniejszą częścią składową paneli są ogniwa fotowoltaiczne. Standardowo 60 ogniw tworzy jeden moduł fotowoltaiczny, a kilka połączonych ze sobą i spiętych przewodami modułów składa się na jeden panel słoneczny. Wytworzony w panelu prąd stały jest przekazywany do falownika, gdzie zostaje zamieniony w prąd zmienny, który znajdziemy w naszych gniazdkach elektrycznych.

Warstwy baterii słonecznej

Choć panele słoneczne możemy podzielić na kilka typów, m.in. monokrystaliczne, polikrystaliczne i amorficzne, ich zasadnicza struktura jest bardzo zbliżona. Każdy panel składa się z kilku warstw:

• hartowana szyba,
• folia EVA,
• połączone ogniwa fotowoltaiczne,
• folia EVA i dodatkowa folia elektroizolacyjna,
• aluminiowa rama.

Rolą hartowanego szkła jest ochrona panelu przed działaniem czynników zewnętrznych takich jak deszcz, śnieg, brud czy uderzenia. By podnieść wydajność baterii słonecznej, często pokrywa się ją specjalnymi powłokami: antyrefleksyjną, hydrofobową lub samoczyszczącą.

Głównym zadaniem folii z tworzywa sztucznego typu EVA jest laminowanie fotoogniw i ich ochrona przed wilgocią, zanieczyszczeniami i uszkodzeniami mechanicznymi, ponadto folia ta podnosi wytrzymałość całego panelu. Dolna część tego laminatu znajduje się pod ogniwami – tłumaczy pracownik firmy fotowoltaika.eco z Ostrołęki.

Dodatkowa folia elektroizolacyjna stosowana jest bardzo często i to ona nadaje modułom kolor. Całość łączy aluminiowa rama, która zabezpiecza wszystkie warstwy, gwarantuje sztywność panelu i zwiększa jego odporność na uszkodzenia. Ponadto jest podstawą do zamocowania gniazd i kabli.

Budowa i funkcja ogniw fotowoltaicznych

Ogniwo fotowoltaiczne jest najważniejszą częścią panelu słonecznego, ponieważ to właśnie w nim zachodzi zjawisko fotowoltaiczne, polegające za zamianie energii słonecznej w prąd stały. Ogniwa to niewielkie i wyjątkowo cienkie kwadraty o boku 156 mm i grubości od zaledwie kilku mikrometrów do 0,3 mm. Fotoogniwa są elementami półprzewodnikowymi zbudowanymi zazwyczaj z dwóch warstw krzemu. Nad górną, cieńszą i przezroczystą warstwą typu n znajduje się elektroda ujemna, a pod dolną (typu p) – dodatnia. Warstwy rozdziela bariera potencjałów stworzona ze złącz p-n.