Technologie paneli fotowoltaicznych

Panele fotowoltaiczne nazywane ogniwami fotowoltaicznymi służą do bezpośredniej przemiany energii słonecznej w elektryczną. Wykorzystuje się do tego celu złącza półprzewodnikowe, nazywane ogniwami fotowoltaicznymi lub fotoogniwami.

Całe zjawisko jest możliwe dzięki tzw. zjawisku fotoelektrycznemu, które polega na tym, że światło (promieniowanie elektromagnetyczne), działając na ciało stałe, tutaj półprzewodnik, wywołuje siłę elektromotoryczną, a ta z kolei powoduje przepływ prądu w zamkniętym obwodzie elektrycznym.

Najważniejszym budulcem ogniwa fotowoltaicznego jest krzem krystaliczny– pierwiastek, który występuje w bardzo dużych ilościach na Ziemi i umożliwia uzyskanie relatywnie wysokiej sprawności zmiany energii promieniowania słonecznego w energię elektryczną. W budowie każdego ogniwa wyróżniamy dwie warstwy półprzewodnika – typu "p" oraz typu "n".

Na pojedynczym ogniwie napięcie nieznacznie przekracza 0,5 V i 2 W mocy, dlatego aby uzyskać bardziej użyteczne napięcie i większą moc, ogniwa łączone są w moduły, nazywane inaczej panelami. W ich skład wchodzą zlutowane ze sobą ogniwa słoneczne, przykryte warstwą antyrefleksyjną, zapewniającą lepszą absorpcję promieniowania. Całość ochrania szyba, a urządzenie oprawione jest w aluminiowe ramy.

W zależności od struktury i technologii produkcji, wyróżniamy ogniwa fotowoltaiczne z krzemu monokrystalicznego, polikrystalicznego lub amorficznego. Największą sprawność uzyskują ogniwa monokrystaliczne. Rozpoznamy je po charakterystycznym czarnym kolorze i są wykorzystywane wszędzie tam, gdzie powierzchnia do montażu paneli jest ograniczona.

Każde ogniwo fotowoltaiczne ma swoją „sprawność”, która informuje nas, jaki procent energii promieniowania słonecznego przetwarzany jest na energię elektryczną. Im większa sprawność, tym mniejsza powierzchnia będzie wymagana do uzyskania żądanej mocy przez moduł fotowoltaiczny. Moc ogniwa wyrażana jest w watach mocy szczytowej co oznacza się indeksem „p” za jednostką wat lub kilowat np. Wp lub kWp. Wartość ta oznacza moc, jaką ma ogniwo badane w warunkach testowych. Jednak w warunkach rzeczywistych – ogniwo rzadko będzie osiągać podaną moc szczytową.