Ogniwa fotowoltaiczne są dziś coraz częściej stosowane są w gospodarstwach domowych panele słoneczne. Gdańsk to jedno z tych miast, gdzie fotowoltaika rozwija się dynamicznie.
Podstawowe zasady
Panele słoneczne składają się z ogniw fotowoltaicznych umieszczonych we wspólnej ramie. Każdy z nich jest wykonany z materiału półprzewodnikowego, takiego jak krzem, który jest najczęściej używany w panelach słonecznych. Kiedy słoneczne promienie padają prosto na półprzewodnik, nagrzewa się, częściowo pochłaniając ich energię. Przepływ energii powoduje uwolnienie elektronów. Na fotokomórkę przykładane jest pole elektryczne, które kieruje wolne elektrony, wprawiając je w ruch w określonym kierunku. W ten sposób powstaje prąd elektryczny. Tak działają panele słoneczne. Gdynia, Gdańsk czy Sopot – możesz zamówić fotowoltaikę do własnych potrzeb.
Jeśli przymocujesz metalowe styki do górnej i dolnej części fotokomórki, możesz skierować powstały prąd przez przewody i wykorzystać go do obsługi różnych urządzeń. Prąd wraz z napięciem ogniwa określa moc elektryczności wytwarzanej przez fotokomórkę.
Półprzewodniki krzemowe
Atom krzemu ma 14 elektronów w trzech powłokach. Pierwsze dwie powłoki są całkowicie wypełnione odpowiednio dwoma i ośmioma elektronami. Trzecia powłoka jest w połowie pusta – są w niej tylko 4 elektrony. Atomy krzemu próbują „dzielić” elektrony ze swoimi sąsiadami. Jednak czysty kryształ krzemu jest słabym przewodnikiem, ponieważ prawie wszystkie jego elektrony siedzą mocno w sieci krystalicznej. Dlatego w ogniwach słonecznych nigdy nie korzysta się z czystego krzemu, ale do krzemu wprowadzane są kryształy z małymi zanieczyszczeniami, czyli atomy innych substancji.
Gdy promienie słoneczne uderzają w krzem, – elektrony uzyskują dodatkową energię. Uwolnione elektrony poruszają się po sieci krystalicznej i stają się nośnikiem energii, którą generują panele fotowoltaiczne. Gdańsk to miasto, w którym występuję duże nasłonecznienie, dzięki czemu korzystnie się tu sprawdza fotowoltaika. Trójmiasto jest jednym z najsłoneczniejszych obszarów w Polsce.
Darmowa energia
Większość z tych elektronów staje się wolnymi nośnikami, które można efektywnie kierować i wykorzystywać do wytwarzania energii elektrycznej. Proces dodawania zanieczyszczeń w celu poprawy właściwości chemicznych i fizycznych substancji nazywa się domieszkowaniem. Krzem domieszkowany atomami fosforu staje się półprzewodnikiem elektronicznym typu n (od słowa „ujemny”, ze względu na ujemny ładunek elektronów). Krzem jest również domieszkowany borem, który ma tylko trzy elektrony w zewnętrznej powłoce. Rezultatem jest półprzewodnik typu p (od „dodatniego”), w którym pojawiają się wolne dodatnio naładowane „dziury”.
