Co to jest moduł fotowoltaiczny?

Moduł fotowoltaiczny to grupa połączonych ogniw słonecznych wykorzystywanych do gromadzenia energii z promieniowania słonecznego. Każde ogniwo jest elektrycznie połączone w te moduły, które z kolei są połączone w panel. Gdy panele fotowoltaiczne są instalowane w różnych lokalizacjach, stają się znane jako tablice. Ta tablica jest podłączona do falownika i akumulatora do przechowywania energii.

Niestety moduły te są podatne na szereg efektów środowiskowych, dlatego wymagają ochrony przed żywiołami. Z tego powodu muszą być przykryte szkłem, aby promieniowanie słoneczne przenikało do komórek. Moduły są również wspierane przez podkłady wykonane z metalu, włókna szklanego lub tworzywa sztucznego. Dzięki temu są odporni na silne wiatry.

Energia świetlna w postaci fotonów jest gromadzona przez moduł fotowoltaiczny. Komórki krzemu krystalicznego zbierają te fotony z zakresu częstotliwości światła. Jednak trudności ze spektrum podczerwieni i ultrafioletu ograniczają wydajność procesów. Fotony wpływają na komórki krzemowe i stymulują elektrony. Gdy te elektrony są wzbudzane, elektryczność jest wytwarzana i przechowywana lub wysyłana do sieci energetycznej.

Każde z połączeń elektrycznych jest umieszczone szeregowo, aby uzyskać jak najlepsze napięcie wyjściowe i prąd. System diod zapobiega przegrzaniu komórek spowodowanemu przez cień. Moduł fotowoltaiczny można również modyfikować za pomocą koncentratora. Zasadniczo jest to seria soczewek i luster, które mogą gromadzić większe ilości fotonów i kierować je na mniejsze równiny komórek.

Bell Laboratories opracował pomysł na moduł fotowoltaiczny na bazie krzemu w 1954 roku. Pierwsze praktyczne urządzenie do gromadzenia promieniowania słonecznego i przekształcania go w energię elektryczną zbudowali w obiekcie Daryl Chapin, Calvin Fuller i Gerald Pearson. Wskaźnik efektywności konwersji światła słonecznego wyniósł około 6 procent. Oznaczało to, że tylko niewielka część fotonów wpływających na moduł fotowoltaiczny faktycznie wytwarzała energię elektryczną. Było to duże wyzwanie dla przemysłu, który próbował zmodyfikować proces, aby lepiej wykorzystać fotony i spektrum światła słonecznego.

Ogniwa słoneczne, najczęściej stosowane w postaci układów fotowoltaicznych, mają wiele zastosowań. Można je wykorzystać po prostu do zasilania małych urządzeń, takich jak kalkulatory lub oświetlenie ogrodowe. W przeciwnym razie można zbudować duże tablice na dachach i polach w celu wytworzenia energii elektrycznej, którą można wprowadzić do sieci energetycznej w celu zrównoważenia wykorzystania innych zasobów. Ze względu na długą żywotność fotowoltaiki NASA i inne agencje kosmiczne wykorzystały półpasiec do zasilania większości satelitów i Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Zapewnia to nieskończone źródło zasilania i rozwiązanie, które utrzymuje zasilanie tych obiektów przez długi czas.