Czy to możliwe, że pewnego dnia świat będzie całkowicie zależny od energii słonecznej? Aby odpowiedzieć na to pytanie, najpierw musimy zbadać, jak działają panele słoneczne.

Panele słoneczne (znane również jako moduły fotowoltaiczne) są podstawowym elementem systemu energii słonecznej. Wpływa bezpośrednio na sprawność energetyczną elektrowni słonecznej. Pojedynczy panel słoneczny składa się z wielu małych ogniw fotowoltaicznych. Każde ogniwo wykonane jest z krzemu krystalicznego, który może pracować jako półprzewodnik. Kiedy panele słoneczne są wystawione na działanie promieni słonecznych, zamieniają energię słoneczną na energię elektryczną.

Panele słoneczne składają się z mniejszych jednostek zwanych ogniwami słonecznymi. Popularne ogniwa słoneczne są wykonane z krzemu. Jest to półprzewodnik, który jest drugim najliczniejszym pierwiastkiem na Ziemi. Ogniwo słoneczne jest umieszczone pomiędzy warstwami przewodzącymi. Każdy atom krzemu jest połączony ze swoimi sąsiadami czterema silnymi wiązaniami, które utrzymują elektrony w miejscu, tak że żaden prąd nie może płynąć. Jaki jest klucz? Krzemowe ogniwo słoneczne ma dwie różne warstwy krzemu, krzem typu N ma dodatkowe elektrony, a krzem typu P ma dodatkowe miejsca na elektrony, zwane dziurami. Tam, gdzie spotykają się dwa rodzaje krzemu, elektrony mogą wędrować po złączu P/N, pozostawiając po jednej stronie ładunek dodatni, a po drugiej tworząc ładunek ujemny.

Możesz myśleć o świetle jako przepływie maleńkich cząstek zwanych fotonami, które wystrzeliwują ze słońca. Kiedy jeden z tych fotonów uderzy w ogniwa krzemowe z wystarczającą energią, może wybić elektron z wiązania, pozostawiając dziurę. Ujemnie naładowane elektrony i lokalizacja dodatnio naładowanych dziur mogą się teraz swobodnie poruszać. Ale z powodu pola elektrycznego na złączu P/N pójdą tylko w jedną stronę. Elektron jest przyciągany do strony N, podczas gdy dziura jest przyciągana do strony P. Ruchome elektrony są zbierane przez cienkie metalowe palce u góry komórki. Stamtąd przepływają przez zewnętrzny obwód, wykonując prace elektryczne, takie jak zasilanie żarówki, zanim wrócą przez przewodzącą aluminiową blachę z tyłu. Każde ogniwo krzemowe wytwarza tylko pół wolta, ale można je połączyć w moduły, aby uzyskać większą moc.

Możesz przeczytać więcej o szczegółach działania paneli słonecznych w tym poście na blogu, jeśli chcesz dowiedzieć się więcej.

Obecnie w zależności od ogniw fotowoltaicznych istnieją trzy wspólne typy paneli słonecznych: monokrystaliczne panele słoneczne, polikrystaliczne moduły fotowoltaiczne i cienkowarstwowe panele słoneczne.

Monokrystaliczny panel fotowoltaiczny jest wykonany z monokrystalicznych prętów krzemowych o wysokiej czystości, które są szeroko stosowane w przemyśle fotowoltaicznym i mają wysoki współczynnik konwersji fotoelektrycznej; cztery rogi monokrystalicznych ogniw fotowoltaicznych są zaokrąglone, a ich kolor jest prawie czarny; poza tym rzemiosło ogniw monokrystalicznych jest bardziej złożone, a zatem koszt jest wyższy.

Polikrystaliczne moduły fotowoltaiczne składnik polikrystalicznych ogniw słonecznych ułożonych w różne konfiguracje szeregowe i równoległe. Cztery rogi ogniw fotowoltaicznych są kwadratowe. Co więcej, jest w kolorze nieba, a koszt paneli słonecznych z poliamidu jest niższy w porównaniu z panelami mono.

Cienkowarstwowy panel słoneczny jest wykonany z cienkich warstw półprzewodników osadzonych na szkle, plastiku lub metalu. Folie są niezwykle cienkie, często 20 razy cieńsze niż wafle c-Si. Dzięki temu cienkowarstwowe panele słoneczne są elastyczne i lekkie. Ma wysoką wydajność energetyczną w określonych sytuacjach, takich jak zacienienie lub wysoka temperatura.

Energia słoneczna jest coraz lepsza, tańsza i konkuruje z energią elektryczną z sieci. A innowacje, takie jak ogniwa Topcon i ogniwa HJT, mogą przynieść panelom słonecznym lepszą przyszłość.