Co to są ogniwa fotowoltaiczne?
Ogniwa fotowoltaiczne to urządzenia wytwarzające energię elektryczną bezpośrednio ze światła słonecznego. Wiele ogniw fotowoltaicznych ułożonych razem tworzy układ słoneczny lub panel słoneczny. Komórki te przekształcają światło w elektryczność poprzez wykorzystanie energii wytworzonej, gdy fotony ze światła słonecznego wbijają elektrony w wyższy stan energii, w samym ogniwie. Ogniwa fotowoltaiczne składają się z warstwowych materiałów, które obejmują dwa rodzaje krzemu, powłokę antyrefleksyjną i szklaną pokrywę. Technologia wykorzystywana do produkcji paneli słonecznych stale się rozwija i może pewnego dnia zapewnić zasadniczo bezpłatną energię do zasilania domów i firm.
Jedną z najważniejszych części ogniwa fotowoltaicznego jest materiał użyty jako półprzewodnik. Krzem jest najczęściej stosowanym półprzewodnikiem, ale dla niektórych aplikacji dostępne są inne opcje, które mogą być tańsze niż krzem. Kiedy światło uderza w półprzewodnik, część energii świetlnej jest pochłaniana, co powoduje uwalnianie elektronów. Powstający prąd elektryczny może być wykorzystany jako elektryczność i jest gromadzony przez metalowe siatki kontaktowe na górze i na dole ogniw słonecznych.
Sam krzem nie jest bardzo dobrym przewodnikiem elektryczności. Aby zastosować w ogniwie słonecznym, krzem musi być zmodyfikowany lub „domieszkowany” innymi pierwiastkami. Fosfor i bor są pierwiastkami z wyboru do tego celu. Warstwa krzemu domieszkowana fosforem może wykorzystać fakt, że ten ostatni element ma tylko jeden elektron w swojej najbardziej zewnętrznej powłoce elektronowej. To jest elektron, który może zostać odrzucony przez energię świetlną.
W drugiej warstwie atomy boru mają tylko trzy elektrony w swojej zewnętrznej powłoce, zamiast czterech, które ma krzem. Stwarza to miejsce do przejścia dodatkowych elektronów, a ten ruch elektronów wytwarza prąd elektryczny. Dwie warstwy krzemu mają również przeciwne ładunki, co zapewnia napięcie.
Kryształy krzemu są naturalnie odblaskowym materiałem. Gdy są stosowane w ogniwach fotowoltaicznych, muszą mieć na sobie powłokę antyrefleksyjną, w przeciwnym razie większość energii słonecznej docierającej do panelu zostanie odbita bez wytwarzania elektryczności. Powłoka antyrefleksyjna jest największym czynnikiem wpływającym na sprawność prawidłowo zbudowanego panelu słonecznego. Jednak nawet przy tej powłoce do wytworzenia elektryczności można użyć tylko stosunkowo niewielkiej ilości światła. W miarę postępu technologii ogniwa fotowoltaiczne prawdopodobnie zwiększą wydajność, czyniąc je bardziej praktycznymi w codziennym użytkowaniu mieszkalnym i przemysłowym.