Panele i ogniwa fotowoltaiczne


Panele fotowoltaiczne wchodzą w skład instalacji fotowoltaicznej. Instalacja taka ma na celu zamianę energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Wykorzystuje więc odnawialne źródło energii jakim jest promieniowanie słoneczne. W wyniku zamiany energii słonecznej na energię elektryczną powstaje prąd stały, który jest następnie przekształcony na prąd o natężeniu zmiennym zgodnym z parametrami sieci energetycznej.
 
Panele fotowoltaiczne
Panele fotowoltaiczne - budowa
Panele fotowoltaiczne składają się z ogniw fotowoltaicznych połączonych w jeden moduł za pomocą półprzewodników. Moduły fotowoltaiczne dzielą się na dwa rodzaje, ze względu na zastosowanie ogniwa fotowoltaicznego:
  • moduły monokrystaliczne, których ogniwo wytworzone jest z jednego kryształu. Moduły monokrystaliczne mają wysokie koszty produkcji, cechują się jednak najwyższą sprawnością na tle innych modułów, a także żywotnością na poziomie 30 lat;
  • moduły polikrystaliczne, zbudowane są z wykrystalizowanego krzemu i mają niejednolitą powierzchnię płytki. proces produkcji tych ogniw jest korzystniejszy ekonomicznie, a wysokowartościowe ogniwa fotowoltaiczne nie odbiegają znacząco od sprawności ogniw monokrystalicznych.
Dodatkowymi składowymi paneli fotowoltaicznych są: folia EVA, szyba antyrefleksyjna, podłoże kompozytowe, aluminiowe ramię i skrzynka przyłączeniowa.

Ogniwa fotowoltaiczne - zasada działania
Na ogniwie fotowoltaicznym składającym się z wysokiej jakości krzemu uformowana została bariera potencjału w postaci złącza positive - negative (P - N). Fotony, które padają na złącza powodują powstawanie pary nośników o przeciwnych ładunkach elektrycznych (elektron - dziura), które dzięki obecności złącza P - N zostają rozdzielone. Na złączu powstaje w ten sposób napięcie elektryczne, a złącze na które pada światło działa jak stabilne ogniwo elektryczne.
Panele fotowoltaiczne produkują prąd stały, który przekształcany jest w prąd o natężeniu zmiennym w urządzeniu zwanym falownikiem (inwerterem).
 
ogniwa fotowoltaiczne cenaOgniwa fotowoltaiczne cena
Cena zestawu (panele fotowoltaiczne + inwerter) uzależniona jest przede wszystkim od rozmiaru (moc) oraz rodzaju i klasy komponentów. Łączny koszt zakupu zestawu to cena ogniw fotowoltaicznych, cena inwertera oraz koszt montażu fotowoltaiki. Cennik montażu instalacji OZE zależy od firmy instalującej, doświadczenia zespołu instalatorów oraz miejsca montażu komponentów. Ostateczna cena ogniw fotowoltaicznych jak i całego systemu może również zależeć od regionu Polski.
 
 
Panele fotowoltaiczne - żywotność i sprawność
Według danych pierwsze komercyjnie produkowane panele fotowoltaiczne marki Sharp, które zostały wyprodukowane 50 lat temu, nadal produkują prąd. Żywotność paneli fotowoltaicznych szacuje się jednak na 25 do 35 lat. Ponadto panele są praktycznie bezawaryjne, a w nowoczesnych modułach stosuje się specjalne sposoby laminowania powierzchni paneli, co również wpływa na przedłużenie ich żywotności. W zależności od wyboru rodzaju ogniw fotowoltaicznych sprawność paneli wynosi 18% w przypadku ogniw monokrystalicznych i 15% w przypadku polikrystalicznych. Dla standardowej powierzchni panelu 1m x 1,7m panel polikrystaliczny będzie miał moc 250 W a panel monokrystaliczny 280 W.

Panele fotowoltaiczne - rodzaje połączeń
Panele fotowoltaiczne można łączyć na dwa sposoby:
  • połączenie szeregowe - w przypadku tego połączenia sumują się napięcia poszczególnych paneli układu, a wartość ich natężenia pozostaje stała. W połączeniu szeregowym należy wykorzystywać panele z tej samej serii oraz tego samego typu. Takie połączenie stosuje się przeważnie w systemach on - gride, czyli tam gdzie nadwyżka energii odsprzedawana jest do zakładu energetycznego;
  • połączenie równoległe - w przypadku tego połączenie sumują się natężenia prądu poszczególnych paneli, przy zachowaniu stałej wartości napięcia w układzie. Takie rozwiązania stosuje się w układach off - gride, ponieważ dużą wartość ma wysoki poziom natężenia prądu uzyskanego w systemie umożliwiającego ładowanie akumulatorów.
 
ogniwa fotowoltaiczneŁączenie ogniw fotowoltaicznych zależy przede wszystkim od systemu w jakim będą używane. W przypadku systemu on - gride instalacja połączona jest z siecią energetyczną. W przypadku, gdy instalacja OZE dostarcza zbyt mało prądu, zostaje on "dobrany" z sieci energetycznej. W przypadku nadwyżek zakład energetyczny jest zobowiązany odkupić prąd po cenie gwarantowanej. W przypadku systemu off - gride nie ma połączenia z siecią energetyczną, a nadwyżki prądu magazynowane są w specjalnych akumulatorach, z których można korzystać, gdy instalacja OZE będzie produkowała mniej prądu.

Panele fotowoltaiczne - zalety
Zastosowanie instalacji fotowoltaicznej ma wiele zalet. Pozwala ograniczyć koszty związane z opłatami za energię elektryczną. Panele fotowoltaiczne są również niezawodne - mają długi okres żywotności i objęte są nawet 25 letnią gwarancją na wydajność. Są również praktycznie bezobsługowe, zaleca się jednak dokonywanie systematycznych przeglądów instalacji. Ponadto, tak jak w przypadku innych instalacji odnawialnych źródeł energii są one przyjazne dla środowiska, nie emitują zanieczyszczeń do atmosfery, gleby i wody. Panele fotowoltaiczne w przeciwieństwie np.: do przydomowych elektrowni wiatrowych nie generują żadnych dźwięków. Nie są więc uciążliwe dla najbliższego otoczenia. Dzięki temu, że panele są w 100% biodegradowalne nie ma problemu z ich składowaniem po skończonym użytkowaniu. W zależności od zapotrzebowania można skalować wielkość inwestycji, tak aby jak najlepiej dostosować ją do osobistych preferencji.

Korzystanie z paneli fotowoltaicznych może przynieść wiele korzyści, zarówno finansowych jak i ekologicznych. Mimo, że koszt założenia takiej instalacji jest wysoki, istnieje możliwość ubiegania się o dofinansowanie dla takiego przedsięwzięcia.