Zjawisko fotowoltaiczne – jak powstaje prąd z energii słonecznej.
Instalacja paneli fotowoltaicznych daje możliwość generowania prądu z energii słonecznej, co następuje wskutek tzw. zjawiska fotowoltaicznego. Czym ono jest? Jak w praktyce przebiega? Odpowiedzi na te i inne pytania znajdują się w niniejszym artykule.
Czym jest zjawisko fotowoltaiczne?
Zjawisko fotowoltaiczne, a w zasadzie efekt fotowoltaiczny został odkryty w 1839 roku, kiedy to francuski fizyk Alexandre-Edmun Becquerel opracował pierwszy prototyp ogniwa fotowoltaicznego. Stanowi ono reakcję, która odbywa się w półprzewodniku i zachodzi ze względu na oddziaływanie na niego promieni słonecznych. W efekcie powstają nośniki ładunku, a tym samym panele fotowoltaiczne produkują prąd. Pozwala na to umieszczenie kryształów krzemu w panelach fotowoltaicznych. Promienie słoneczne sprawiają bowiem, że znajdujące się w krzemie elektrony zostają wzbudzone, a następnie przechodzą na kolejny poziom energetyczny i są wybijane. Różnica potencjałów wywołana poprzez ruch między elektrodami skutkuje produkcją prądu elektrycznego stałego.
Zjawisko fotowoltaiczne w praktyce
W praktyce zjawisko fotowoltaiczne zachodzi dzięki oddziaływaniu na siebie fotonów oraz elektronów. Promienie słońca, które padają na panel fotowoltaiczny stanowią strumień fotonów (cząsteczek elementarnych), które dostarczają energię do odbiornika. Następnie zderzają się one z elektronami, co stanowi początek efektu fotowoltaicznego. Energia fotonów jest w całości pochłaniana przez elektron, czego skutkiem jest przeniesienie się do pasma przewodnictwa i przewartościowanie materiału. Na tym etapie foton wchodzi w stan wzbudzenia, a w atomie krzemu powstaje tzw. dziura elektronowa. Elektrony w tym czasie zaczynają się poruszać w stronę przeciwną do powstałych dziur elektronowych, co skutkuje powstawaniem prądu elektrycznego. Bardzo ważne w tym przypadku zastosowanie złącza typu P-N, które stanowi połączenie części krzemu typu N z warstwą krzemu typu P.
W tym miejscu należy podkreślić, że prąd elektryczny generowany przez panele fotowoltaiczne jest prądem stałym. Musi on zatem trafić do falownika (inwertera), który odpowiada za jego konwersję na prąd zmienny. Dopiero prąd zmienny może trafić do instalacji, a zarazem zostać wykorzystany jako energia elektryczna w gniazdku.
Od czego zależy skuteczność zjawiska fotowoltaicznego?
Skuteczność zjawiska fotowoltaicznego zależy głównie od dwóch aspektów, a mianowicie jakości paneli fotowoltaicznych oraz ich nasłonecznienia. W tym drugim przypadku istotny jest przede wszystkim kąt nachylenia paneli, czy ograniczenie ryzyka ich zacienienia. W efekcie należy rozważyć, czy korzystniejsze będzie umiejscowienie instalacji fotowoltaicznej na połaci dachu, czy wykorzystanie konstrukcji wolnostojącej. Jest to oczywiście kwestia indywidualna, a rozwiązania tego typu są dostępne pod linkiem: https://panfotowoltaiczny.pl/.
Podsumowując należy stwierdzić, że zjawisko fotowoltaiczne to proces, który umożliwia pozyskiwanie energii ze słońca, która jest w stu procentach odnawialna. Dzięki jego odkryciu można generować darmowy prąd, a co za tym idzie nie tylko oszczędzać, ale również chronić środowisko.
Dodaj komentarz