Ogniwa słoneczne

Ogniwo fotowoltaiczne składa się wysokiej czystości krzemu, na którym uformowana została bariera potencjału w postaci złącza P-N (positive-negative). Padające na złącze fotony powodują powstawanie pary nośników o przeciwnych ładunkach elektrycznych, elektrony – dziury, które na skutek obecności złącza P-N zostają rozdzielone w dwie różne strony. Elektrony trafiają do złącza N, a dziury do złącza P. Na złączu powstanie napięcie elektryczne. Ponieważ rozdzielone ładunki są nośnikami nadmiarowymi, mającymi tzw. nieskończony czas życia, a napięcie na złączu P-N jest stałe, złącze na które pada światło działa jak stabilne ogniwo elektryczne.

ogniwa słoneczne - fotowoltaiczne - budowa

 

Z czego zbudowane są ogniwa słoneczne (fotowoltaiczne)?

Ze względu na technologię wytwarzania wyróżniamy ogniwa słoneczne polikrystaliczne, monokrystaliczne i amorficzne.

  • Ogniwa fotowoltaiczne polikrystaliczne wykonane są z wykrystalizowanego krzemu, z oszlifowanych płytek krzemowych. Charakteryzują się sprawnością w przedziale 14-18%. Zazwyczaj posiadają charakterystyczny niebieski kolor i wyraźnie zarysowane kryształy krzemu. Ze względu na ich niską cenę obecnie są najczęściej stosowanymi fotoogniwami na rynku. Produkcja ogniw słonecznych polikrystalicznych zachodzi w specjalnych formach, gdzie kryształy krzemu są najpierw topione, a następnie po wystudzeniu cięte na prostokątne płytki.
  • Ogniwa fotowoltaiczne monokrystaliczne wykonane są z monolitycznych kryształów krzemu o przekroju kołowym, które to następnie po przycięciu, dostosowane są do przekroju kwadratowego. Najczęściej ogniwo słoneczne monokrystaliczne ma wymiary 0,10 x 0,10 m, charakteryzuje się ciemnym lub czarnym kolorem oraz kształtem kwadratu ze ściętymi narożnikami. Ogniwa słoneczne monokrystaliczne są najdroższe ze względu na wysoką jakość stosowanego do ich produkcji materiału półprzewodnikowego. Charakteryzują się wysoką sprawnością zazwyczaj 18-22%.
  • Ogniwa fotowoltaiczne amorficzne zbudowane są z amorficznego, bezpostaciowego niewykrystalizowanego kryształu krzemu. Charakteryzują się najmniejszą sprawnością 6-8%, ale są także najtańsze. Ogniwa amorficzne są matowe i mają brunatny lub bordowy kolor. Produkcja ogniwa polega na nakładaniu cienkich warstw krzemu na szkle, stali nierdzewnej lub tworzywach sztucznych. Są powszechnie stosowane w kalkulatorach. Grubość warstwy krzemu naniesionej na taflę szklaną wynosi tutaj do 2 mikronów.

 

Zastosowanie ogniw słonecznych (fotowoltaicznych)

Ogniwa słoneczne są obecnie powszechnie stosowane:

  • w zegarkach, kalkulatorach i odbiornikach radiowych
  • w telefonii komórkowej, w stacjach przekaźnikowych
  • do zasilania oświetlenia znaków drogowych
  • do zasilania satelitów i stacji meteo
  • oraz zasilania wszelkich urządzeń elektrycznych (elektrownie fotowoltaiczne)