Podstawy fotowoltaiki

Podstawy fotowoltaiki

Fotowoltaika jest obecnie dla nas czymś najzupełniej normalnym, jednak jeszcze dosłownie kilka lat temu, powszechne jej zastosowanie pozostawało raczej w perspektywie przyszłości, dla ówcześnie żyjących ludzi. Obecnie mamy na przykład wiele urządzeń, które są zasilane ogniwami fotowoltaicznymi, a instalacje fotowoltaiczne na dachach domów, produkują dla nas bardzo tani prąd, i jednocześnie pomagają nam na walkę z emisją gazów cieplarnianych. Zmiany, jakie zaszły w kierunku powszechnego wykorzystania fotowoltaiki, zaszły bardzo szybko. Coraz chętniej czerpiemy z jej dobrodziejstw, choć nie każdy do końca wie, czym jest fotowoltaika.

Czym jest fotowoltaika?

Montaż instalacji fotowoltaicznych na dachu naszego domu, czasem sprawia, że chcielibyśmy dowiedzieć się więcej o tej technologii oraz o podstawach fizycznych, jakie nią rządzą. Fotowoltaika jest to ogólna nazwa dziedziny nauki oraz przemysłu, który wykorzystuje zjawisko powstawania prądu elektrycznego w materiałach, na które padają promienie słoneczne. Nie każdy materiał ma oczywiście takie zdolności. Dla przykładu metale, które są bardzo dobrymi przewodnikami światła, zupełnie nie są w fotowoltaice przydatne. Materiały, które znajdują głównie zastosowanie w fotowoltaice to półprzewodniki. Półprzewodniki znano wcześniej, zanim zaczęto wytwarzać z nich panele i ogniwa solarne. Półprzewodniki służyły bowiem do budowy diod elektroluminescencyjnych, inaczej mówiąc, budowano z nich źródła świata, które emitowały światło o określonej barwie, pod wpływem przyłożenia zewnętrznego prądu. Emisja ta jednak nie była efektem wytworzenia wysokiej temperatury, jak ma to miejsce w zwykłych żarówkach. Po jakimś czasie okazało się, że niektóre półprzewodniki „działają na odwrót”, czyli pod wpływem światła wytwarzają ładunki elektryczne. W ogniwach solarnych wykorzystywanych współcześnie takim półprzewodnikiem jest krzem.

Zobacz również:

Czy wszędzie można dokonać montażu instalacji fotowoltaicznej?

Jeszcze kilkanaście lat temu, gdybyśmy na naszym domu założyli panele solarne, to moglibyśmy mieć kłopoty, ponieważ nie wolno było osobom prywatnym, posiadać własnej siłowni elektrycznej. To samo zresztą dotyczyło turbin wodnych oraz wiatraków. Obecnie jednak nie ma żądnych przeciwstawiań ku temu, aby panele sobie zamontować, a nawet możemy liczyć na atrakcyjne dofinansowania, mające na celu zachęcenie jak największej liczby ludzi do inwestowania w tego typu rozwiązania.

Montaż instalacji fotowoltaicznych powinien być poprzedzony dobrymi analizami, po to, aby budowa mogła się nam szybko zwrócić, a jednocześnie, aby zużycie energii nie przekraczało mocy produkcyjnej domowej siłowni. Tylko w takim przypadku jak opisany przed chwilą nasza siłownia będzie pracować w optymalny sposób, a jednocześnie będzie się zwracać w najkrótszym czasie. Zanim więc nastąpi montaż instalacji fotowoltaicznej, dobrze jest zaznajomić się z tym tematem.

Zobacz także:

Montaż instalacji fotowoltaicznych – jakie mamy dostępne technologie?

Obecnie, kiedy planujemy montaż instalacji fotowoltaicznych, do wyboru mamy przeważnie jedną technologię, która jest podzielona na dwa podtypy. Jest to technologia krzemowa, ponieważ panel składa się z ogniw, a ogniwa wykonane są z krystalicznego krzemu. Krzem zdominował rynek fotowoltaiki głównie dlatego, że choć istnieją materiały półprzewodnikowe znacznie od niego wydajniejsze, to bywają one szkodliwe, a niektóre wręcz bardzo szkodliwe dla środowiska naturalnego, zwłaszcza wówczas, kiedy doszłoby do konieczności ich „złomowania”. Krzem jest zaś materiałem bardzo bezpiecznym i dlatego możemy go powszechnie stosować.

Technologia krzemowa oferuje nam obecnie dwa warianty. Pierwszy to ogniwa krzemowe polikrystaliczne, a drugi to ogniwa krzemowe monokrystaliczne. W pierwszym przypadku mamy do czynienia z mniejszą ceną, mniejszą wydajnością oraz koniecznością zainstalowania paneli o większej powierzchni, w porównaniu do paneli monokrystalicznych o tej samej mocy. Jak łatwo się domyślić, w przypadku ogniw monokrystalicznych relacje są odwrotne. Zazwyczaj zaleca się montaż instalacji fotowoltaicznych opartych na technologii polikrystalicznej. Cena w takim wypadku jest zdecydowanie mniejsza, a finalny efekt niemal taki sam. Są jednak wyjątki od tej reguły. Panele fotowoltaiczne oparte na ogniwach monokrystalicznych są zdecydowanie bardziej wydajne. Często się zdarza, że gospodarstwo domowe ma bardzo duże zużycie energii, a powierzchnia dachu nie jest wystarczająca, aby zainstalować na nim wystarczająco dużo paneli polikrystalicznych. Panele fotowoltaiczne oparte na ogniwach monokrystalicznych potrafią wygenerować taką samą moc jak panele polikrystaliczne, ale ze sporo mniejszej powierzchni.

Zanim rozpoczniemy montaż instalacji fotowoltaicznej, musimy dodatkowo rozważyć również inne kwestie, do których zaliczamy kąt nachylenia dachu, na którym będą panele, orientację dachu względem kierunków świata (a dokładniej względem położenia słońca na niebie), typ instalowanego falownika oraz sprawę związaną z ewentualnym zacienieniem dachu.