Ogniwa fotowoltaiczne dzięki zastosowanej technologii zamieniają energię promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Tworzą one generatory solarne, których działanie nie generuje żadnych kosztów. Stosuje się je w urządzeniach codziennego użytku, ale można z nich również stworzyć domową elektrownię.

Obecne trendy kierują uwagę inwestorów na energie odnawialne. Ogniwa fotowoltaiczne przetwarzające energię słoneczną w elektryczną pozwalają na obniżenie kosztów związanych z eksploatacją domu.

Czym są ogniwa fotowoltaiczne?

Ogniwo fotowoltaiczne jest najmniejszą częścią panelu fotowoltaicznego. Ogniwa wykonane są z krzemu krystalicznego, które są połączone elektrycznie, zalaminowane i tworzą moduł solarny, czyli fotowoltaiczny. Proces laminowania modułu chroni go przed szkodliwymi czynnikami atmosferycznymi, takimi jak wilgoć czy wiatr. Umieszczane w odpowiednim miejscu, na przykład na dachu domu, są ze sobą łączone, tworząc generator solarny.

Ogniwa fotowoltaiczne – budowa i zasada działania

Ogniwo fotowoltaiczne składa się z dwóch warstw: jedna jest naładowana ujemnie, a druga dodatnio. Światło słoneczne padające na ogniwo wywołuje reakcję, w wyniku której powstaje prąd elektryczny.

W ogniwach powstaje zjawisko fotowoltaiczne, które polega na bezpośrednim przetwarzaniu promieni słonecznych w energię elektryczną. Światło słoneczne nagrzewa fotoogniwa, które zawierają krzem krystaliczny, powodując napięcie pomiędzy ich górną a dolną warstwą (jest to tak zwana różnica potencjałów). Jedno ogniwo jest w stanie wytworzyć około 2 W mocy. W celu uzyskania większego napięcia ogniwa fotowoltaiczne łączy się szeregowo lub równolegle, tworząc moduły. Moduł o rozmiarach do 1㎡ wytwarza napięcie od 30 do 120 Wp (watt peak). Natężenie prądu może być zwiększone poprzez połączenie większej ilości modułów ze sobą.

Jakie jest zastosowanie ogniw fotowoltaicznych?

Ogniwa fotowoltaiczne tworzą panele fotowoltaiczne, które możemy spotkać w urządzeniach codziennego użytku, np. kalkulatorach czy światłach drogowych. Są wykorzystywane nawet do zasilania urządzeń technologii kosmicznej.

Jeszcze parę lat temu wykorzystywano panele w sytuacjach, gdy niemożliwe było podłączenie do tradycyjnej sieci elektroenergetycznej, np. w łodziach, przyczepach kempingowych czy w domach letniskowych. W ostatnim czasie perspektywa uległa zmianie ze względu na politykę i działania Unii Europejskiej w zakresie energii odnawialnej. Dlatego coraz częściej właściciele domów jednorodzinnych decydują się na montaż paneli. Domowa instalacja fotowoltaiczna może w 100% zaspokoić zapotrzebowanie na prąd.

Panele fotowoltaiczne a kolektory słoneczne ‒ różnice

Ogniwa fotowoltaiczne są dość często mylone z kolektorami słonecznymi. Ich zasady działania są jednak zupełnie inne. Jedyną wspólną cechą jest to, że oba urządzenia przechwytują energię słoneczną i przetwarzają ją w prąd elektryczny.

Funkcją kolektorów słonecznych jest podgrzewanie wody. Kolektor pochłania promienie słoneczne i zamienia je w ciepło, które zostaje odebrane np. przez płyn. Płyn ten przepływa przez rury wężownicy, która znajduje się w zasobniku wody. Wężownica oddaje ciepło do zbiornika, podgrzewając znajdującą się tam wodę. Istnieją dwa rodzaje kolektorów: kolektory płaskie i próżniowe. W przypadku zdecydowania się na kolektory słoneczne najlepiej poradzić się specjalisty, który rodzaj będzie najbardziej odpowiedni.

W przypadku paneli fotowoltaicznych prąd można wykorzystać w dowolny sposób. Niezaprzeczalną zaletą tych paneli jest ich uniwersalność. Uzyskany prąd może być wykorzystany do zasilania urządzeń domowych, ogrzewania domu oraz podgrzewania wody. Co więcej, panele mogą zostać zamontowane w większej odległości od budynku, na ziemi lub na sąsiadującym budynku gospodarczym. Przy zastosowaniu odpowiedniego przewodu straty energii będą niewielkie.

Ogniwa fotowoltaiczne – cena i opłacalność

Producenci i specjaliści podkreślają, iż żywotność całego systemu fotowoltaicznego wynosi przynajmniej 30 lat. Niektóre firmy gwarantują żywotność swoich produktów nawet do 50 lat.

Koszt całej inwestycji jest ściśle powiązany z mocą, jaką chce się uzyskać oraz miejscem jej instalacji. System, który wytwarza do 10 kW energii, lokowany jest bezpośrednio na dachu budynku. Większe instalacje montowane są na ziemi obok budynku. Większa część kosztów związanych z montażem paneli fotowoltaicznych związana jest z całym osprzętem. Cena małej instalacji (do 10 kW), wynosi 7000–8000 zł/kWp (czyli za moc zainstalowaną w modułach fotowoltaicznych). Natomiast jeden panel o mocy szczytowej 250 Wp kosztuje 1000 zł. Przykładem kosztorysu może być instalacja o mocy 4 kW. Biorąc pod uwagę powyższe ceny, instalacja ta będzie kosztować ok. 28000 zł. Dzięki panelom fotowoltaicznym o łącznej mocy 4 kW można zaoszczędzić na kosztach energii ok. 2000–2300 zł w ciągu roku. Oznacza to, że wydatek na taką inwestycji zwróci się po 12 latach. Ceny energii ciągle rosną, dlatego jest duże prawdopodobieństwo, iż koszt takiej instalacji zwróci się wcześniej.