Ogniwa fotowoltaiczne to półprzewodnikowe elementy przekształcające światło słoneczne w energię elektryczną poprzez zjawisko fotowoltaiczne.
Definicja
Ogniwa fotowoltaiczne (ogniwa PV) są przyrządami półprzewodnikowymi, w których energia promieniowania słonecznego jest bezpośrednio przekształcana w energię elektryczną dzięki zjawisku fotowoltaicznemu. Zasadniczą częścią konstrukcji ogniwa PV jest złącze półprzewodnikowe typu p-n, gdzie na skutek absorpcji fotonów powstają pary elektron-dziura, indukując powstanie napięcia i umożliwiając przepływ prądu elektrycznego [1]. Najczęściej produkowane są z krzemu, choć stosuje się także inne materiały półprzewodnikowe.
Kontekst
Ogniwa fotowoltaiczne są podstawowym elementem modułów fotowoltaicznych, popularnie określanych jako „panele fotowoltaiczne”, i wykorzystywane są zarówno w mikroinstalacjach prosumenckich, jak i w wielkoskalowych systemach fotowoltaicznych (np. w elektrowniach fotowoltaicznych). Technologia ta rozwinęła się dynamicznie w XXI wieku na skutek spadku kosztów produkcji i wsparcia regulacyjnego dla odnawialnych źródeł energii w Europie, w tym Polsce [2]. Najważniejsza klasyfikacja ogniw fotowoltaicznych obejmuje: ogniwa monokrystaliczne (największa sprawność i cena), polikrystaliczne (niższa cena, mniejsza sprawność) oraz cienkowarstwowe (niższy koszt wytwarzania, stosowane w dużych instalacjach lub w elektronice użytkowej) [1]. Ogniwa fotowoltaiczne są kluczem do rozwoju systemów fotowoltaicznych, stanowią podstawę produkcji energii bezemisyjnej i weszły także w sektor energetyki rozproszonej. W Polsce od 2013 r. możliwa jest szybka procedura przyłączenia mikroinstalacji PV do sieci. W praktyce jedno ogniwo wytwarza napięcie ok. 0,5 V i moc rzędu 1-2 W, dlatego najczęściej ogniwa łączy się w moduły tworzące panele fotowoltaiczne. Ogniwa są wykorzystywane m.in. w systemach autonomicznych, elektronice, układach telemetrycznych, sektorze kosmicznym i domowych instalacjach PV [1][2]. Pod względem ceny („ogniwa fotowoltaiczne cena”) - w ciągu dekady 2002-2012 spadki cen sięgnęły z ok. 5,5 USD/W do 2,3 USD/W, a obecnie jest to technologia coraz bardziej dostępna [1]. Warto odróżniać ogniwa fotowoltaiczne od ogniw słonecznych (niekiedy termin używany zamiennie) i tradycyjnych kolektorów słonecznych (te produkują ciepło, nie prąd).
Wzór i oznaczenia
- η
- sprawność ogniwa fotowoltaicznego (bez jednostek lub w %)
- Eel
- ilość energii elektrycznej wyprodukowanej przez ogniwo PV [J, Wh]
- Esolar
- ilość energii promieniowania słonecznego docierającej do powierzchni ogniwa [J, Wh]
Przykład
Źródła
- Ogniwo słoneczne (dostęp: 2024-06-03)
- Fotowoltaika (dostęp: 2024-06-03)
Przykład obliczeniowy
Obliczenie sprawności ogniwa fotowoltaicznego
Przykład typowy dla pojedynczego ogniwa o powierzchni 0,15 m².
- 1. Ilość energii promieniowania słonecznego padająca na ogniwo (Esolar) Esolar = 1000 text{ W/m}^2 times 0,15 text{ m}^2 times 1 text{ h} = 150 text{ Wh} 150 Wh
- 2. Ilość energii elektrycznej wyprodukowanej przez ogniwo (Eel), przy sprawności 18% Eel = 0,18 times 150 text{ Wh} = 27 text{ Wh} 27 Wh
- 3. Wyliczenie sprawności eta = frac{27}{150} 0,18 (czyli 18%)
Wartość 18% odpowiada typowej sprawności nowoczesnych ogniw polikrystalicznych [1].
Tabela porównawcza
| Wskaźnik | Co mierzy | Tryb | Bazowy okres |
|---|---|---|---|
| Napięcie wyjściowe pojedynczego ogniwa opisywane hasło | ok. 0,5 V | praca pojedynczego ogniwa | ciągła |
| Moc pojedynczego ogniwa opisywane hasło | 1-2 W | praca pojedynczego ogniwa | ciągła |
| Sprawność ogniw monokrystalicznych | do 20% i więcej | monokrystaliczne | ciągła |
| Sprawność ogniw polikrystalicznych | od 15% do 18% | polikrystaliczne | ciągła |
| Cena ogniwa fotowoltaicznego (2012) | 2,3 USD/W | rynek światowy | styczeń 2012 |
Dobierz wykonawców
Znajdź trzy firmy do realizacji
Podaj kod pocztowy, zaznacz zakres prac i zostaw kontakt. Resztę robimy my.
Bezpłatnie, bez zobowiązań
Pytania o hasło
Najczęstsze pytania
Jak działają ogniwa fotowoltaiczne?
Jakie są rodzaje ogniw fotowoltaicznych?
Jaką moc produkuje jedno ogniwo fotowoltaiczne?
Od czego zależy cena ogniwa fotowoltaicznego?
Czy ogniwo fotowoltaiczne to to samo co panel fotowoltaiczny?
Czy ogniwa fotowoltaiczne wymagają konserwacji?
Czy ogniwa fotowoltaiczne można wykorzystać razem z pompą ciepła?
Dalej w serwisie
Gdzie o tym piszemy
To hasło pojawia się w tych materiałach:
Krótka sonda
Czy to hasło było pomocne?
Twoja ocena podpowiada nam, które hasła wymagają dopracowania.
Następny krok
Poznaj kolejne pojęcia
Zobacz hasła z kategorii Fotowoltaika i wróć do nich, gdy będą potrzebne.
Przejdź do kategorii