Ogniwo fotowoltaiczne – budowa i zasada działania

Budowa ogniwa fotowoltaicznego

Ogniwa fotowoltaiczne stanowią kluczowe elementy składowe paneli fotowoltaicznych, zbudowane z materiałów półprzewodzących takich jak selen, krzem, czy german. Te materiały umożliwiają konwersję energii słonecznej na energię elektryczną poprzez zjawisko fotoelektryczne.

Struktura ogniwa fotowoltaicznego, uproszczając, zawiera kilka warstw ułożonych od spodu do góry w następujący sposób:

• elektroda dodatnia,
• warstwa półprzewodnikowa,
• złącze p-n, czyli obszar między różnymi typami półprzewodników,
• kolejna warstwa półprzewodnikowa,
• elektroda ujemna,
• na wierzchu znajduje się powłoka antyrefleksyjna.

Górna warstwa półprzewodnikowa, będąca cienką, przezroczystą folią, jest skierowana w stronę słońca i charakteryzuje się nadmiarem elektronów. Dolna warstwa jest grubsza i ma niedobór elektronów.

Dzięki tej dysproporcji, wewnątrz ogniwa tworzy się pole elektryczne, co jest kluczowe dla generowania energii.

Jak działają ogniwa fotowoltaiczne?

Funkcjonowanie ogniwa fotowoltaicznego opiera się na złożonym mechanizmie, ale dla uproszczenia można go przedstawić następująco: kiedy światło pada na ogniwo fotowoltaiczne, półprzewodnik wewnątrz ogniwa absorbuje foton, czyli podstawową jednostkę światła.

To wywołuje przemieszczenie się nadmiaru elektronów, generując w ten sposób prąd elektryczny o charakterze stałym. Urządzenia domowe zazwyczaj działają na prądzie przemiennym, dlatego system fotowoltaiczny wyposażony jest w inwerter, nazywany również falownikiem, który konwertuje prąd stały na przemienny, umożliwiając ich zasilanie.

Źródło i zdjęcia: Maxcom Eco Energy