Co to znaczy fotowoltaika – w ostatnim czasie bardzo dużo mówi się na temat fotowoltaiki. Temat ten jest coraz częściej obecny w mediach, bardzo często widzimy różnego rodzaju reklamy, które namawiają nas do tego, aby zainwestować w fotowoltaikę. Warto byłoby jednak opowiedzieć sobie w miarę szczegółowo, co to jest fotowoltaika oraz z czym to się wiąże, po to, aby osoby, które nie są zdecydowane w stu procentach, miał jakikolwiek ogląd i mogły podjąć prawidłową decyzję, czy warto inwestować w fotowoltaikę.

Czym jest fotowoltaika

Fotowoltaika jest to taka dość ogólna nazwa procesów, które wykorzystują światło do produkcji energii elektrycznej. Fotowoltaika jest to tak naprawdę dziedzina nauki, ale tym jednym słowem obecnie określa się w zasadzie wszystko, co związane jest przede wszystkim z panelami fotowoltaicznymi oraz instalacjami fotowoltaicznymi, które są instalowane na dachach naszych domów, zakładów pracy, czy budynków wielorodzinnych. Fotowoltaika wykorzystuje do swojego działania zjawisko pół przewodzenia prądu elektrycznego w materiałach, które nazywamy przewodnikami. W przypadku instalacji fotowoltaicznych stosujemy przede wszystkim krzem, który jest półprzewodnikiem.

Z czego składa się instalacja fotowoltaiczna?

Instalacja fotowoltaiczna składa się z kilku głównych elementów. Najważniejsze elementy instalacji fotowoltaicznej to panel fotowoltaiczny, który zbudowany jest z ogniw fotowoltaicznych oraz falownik, czyli urządzenie, które potrafi zamieniać prąd stały na prąd zmienny. Warto tutaj powiedzieć o tym, że w instalacjach typu “in-grid” czyli takich, które w rzeczywistości najbardziej się opłacają, a polegają one na tym, że nasza instalacja fotowoltaiczna jest podłączona bezpośrednio do ogólnej sieci energetycznej, która zasila cały kraj, w instalacjach takich musimy dokonać zamiany prądu stałego na prąd zmienny, jeżeli chcemy oddać taki prąd do ogólnej sieci energetycznej. Jednocześnie, jeżeli chcemy, aby ten prąd wytworzony w naszych panelach, (jest to prąd stały) zasilał urządzenia, które aktualnie pracują w naszym domu, to również musi zostać wykonana konwersja prądu stałego na prąd zmienny.

Z czego zbudowane są ogniwa fotowoltaiczne?

Wcześniej powiedzieliśmy o tym, że panel fotowoltaiczny składa się z ogniw fotowoltaicznych. Wiemy też, że wykorzystywany jest krzem, ale musimy tutaj jeszcze co nieco doprecyzować. Krzem oczywiście jest półprzewodnikiem, ale nie jest to półprzewodnik, który potrafi wykorzystywać najlepiej ze wszystkich mam znanych energię światła, do tego, aby zamieniać ją na energię elektryczną. Faktem jednak jest to, że krzem jest materialny bezpiecznym, natomiast wiele innych półprzewodników nie dość, że nie są to czyste pierwiastki, tylko związki chemiczne, to dodatkowo jeszcze są to związki chemiczne pierwiastków, które mogą być toksyczne. Więc o ile byśmy takie fotowoltaiczne ogniwa wykorzystywali bezpiecznie i wszystko byłoby w miarę w porządku, to już po zużyciu, ich składowanie bądź utylizacja, na pewno sprawiałaby wiele problemów. Z tego powodu wykorzystujemy krzem, który jest dobrym materiałem do budowy ogniw fotowoltaicznych. Ogniwo fotowoltaiczne również może być tak naprawdę lepsze lub gorsze. Ogólnie rozróżniamy dwa główne typy, czyli krzem monokrystaliczny oraz krzem polikrystaliczny. Ogniwa wykonywane z krzemu polikrystalicznego, charakteryzują się mniejszą wydajnością o kilkanaście procent oraz mają nieco inną barwę, ponieważ są barwy granatowej. Ogniwa monokrystaliczne są to ogniwa w kolorze czarnym bądź szarym i wykazują się o kilkanaście procent większą skutecznością.

Jakie ogniwa stosować?

Z czego wynikają różnice w ogniwach polikrystalicznych oraz monokrystalicznych. Różnica jest taka, że pojedyncze ogniwo polikrystaliczne powstaje z wielu mniejszych oraz większych kryształów krzemu, które są połączone w ogniwo za pomocą przewodzącego lepiszcza. Ogniwo monokrystaliczne jest wykonane z jednego dużego kryształu krzemu. Te różnice wpływają na to, że w ogniwach monokrystalicznych jest mniej defektów sieci krystalicznej oraz nie są generowane straty energii na styku powierzchni kryształ-lepiszcze-kryształ. Z tego powodu ogniwa monokrystaliczne są dużo bardziej wydajne. Niestety proces wytwarzania dużych kryształów jest trudniejszy, dłuższy i bardziej kosztowny, co w wyraźny sposób przejawia się ceną paneli wykonanych z ogniw monokrystalicznych na rynku.

Ogólnie rzecz biorąc, nie ma uzasadnienia do stosowania ogniw monokrystalicznych, jeśli mamy możliwość do stworzenia instalacji z ogniw monokrystalicznych, która pokryje zapotrzebowanie na prąd w naszym gospodarstwie domowym. Są jednak takie sytuacje, kiedy mamy na przykład mały dom z niewielkim dachem, ale nasz dom jest bardzo energochłonny. W takiej sytuacji ogniwa polikrystaliczne mogą być zbyt słabe i zasadne jest użycie ogniw monokrystalicznych. Podobna zasada powinna być stosowana w takich lokalizacjach, gdzie zewnętrzne niezależne od nas czynniki znacząco osłabiają sprawność ogniw. Do takich czynników zaliczymy na przykład kąt nachylenia dachu, zacienienie paneli itp.