Ogniwa fotowoltaiczne – kiedy występuje przemiana energii słonecznej w energię elektryczną?

Najbardziej popularnym odnawialnym źródłem energii jest fotowoltaika. Słońce każdego dnia dostarcza nieograniczone pokłady energii. Energia ta to nie tylko ciepło niezbędne do ogrzania kuli ziemskiej, ale także prąd. Ogniwa fotowoltaiczne wykorzystują energię słoneczną, a ich specjalna budowa pozwala na konwersję energii słonecznej na prąd. Jak to się dzieje?

Fotowoltaika, czyli prąd ze słońca

Samo słowo fotowoltaika to połączenie dwóch innych słów – „foto”, czyli światło i „wolt”, czyli prąd, a dokładniej napięcie prądu elektrycznego. To określenie idealnie opisujące możliwość czerpania prądu ze słońca. Panele fotowoltaiczne są znacznie bardziej uniwersalną formą energii niż kolektory słoneczne emitujące ciepło. Prąd generowany przez instalację fotowoltaiczną można bowiem wykorzystać do zasilenia wielu urządzeń, w tym również do zasilania bojlerów na ciepłą wodę czy nawet maszyn. Czemu zawdzięczamy tę zdolność? Oczywiście ogniwom fotowoltaicznym, których zbiór tworzy panel słoneczny.

Jak działają ogniwa fotowoltaiczne?

Ogniwa fotowoltaiczne wykorzystywane były już od dawna. Każdy z nas miał lub ma w swoim domu kalkulator, który to właśnie zasilany jest przez ogniwa fotowoltaiczne. Fotoogniwa od dekad zasilały również urządzenia w zaawansowanej technice kosmicznej, a dzisiaj stały się popularną formą odnawialnej energii w postaci instalacji fotowoltaicznej. Zjawisko fotoelektryczne, jakie zachodzi w ogniwach fotowoltaicznych, pozwala na darmową produkcję prądu ze słońca. Jak do tego dochodzi?

Ogniwa fotowoltaiczne zbudowane są z dwóch płytek krzemowych: „plus” i „minus”. W momencie, kiedy światło słoneczne, czyli promieniowanie elektromagnetyczne wysyłające strumień fotonów, działa na ciało stałe, dochodzi do zderzenia fotonów i elektronów oraz wywołania siły elektromotorycznej. Padające promienie słoneczne (fotony) zostają pochłonięte przez barierę potencjałów (elektrony), przenosząc się do pasma przewodnictwa i zmieniając własności elektryczne materiału. Zachodzi wówczas zjawisko fotowoltaiczne, czyli przenoszenie elektronów przez fotony i wywołanie siły elektromotorycznej. Zatem promienie słoneczne padające na ogniwa fotowoltaiczne wywołują reakcję fizyczną, która w efekcie generuje powstanie prądu stałego.

Na koniec należy podkreślić fakt, że panele produkują ze słońca prąd stały. Dlatego też niezbędnym urządzeniem w każdej instalacji fotowoltaicznej jest inwerter, czyli przetwornica prądu, która zamieni prąd stały na przemienny i pozwoli na bezpieczne podpięcie urządzeń domowych i korzystanie z darmowego prądu.