W jaki posób powstaje energia w module fotowoltaicznym?

Energia Słońca posiada bardzo dużą moc 384.600.000.000.000.000.000.000.000 W i emitowana jest radialnie. Oczywiście do ziemi dociera jedynie mała część z tej energii, ale i tak jest ona na tyle duża, aby mógł ją wykorzystać każdy mieszkaniec naszej Planety.

W zależności od odległości do ziemi, drogi jaką promieniowanie słoneczne musi pokonać w atmosferze ziemskiej promieniowanie słoneczne ulega znacznemu osłabieniu. Dlatego też w zależności od pory roku występują różne ilości energii docierające do powierzchni naszej Planety. Moc promieniowania słonecznego jaka dociera do ziemi mierzona jest przy pomocy pyranometru i podawana jest w jednostkach [W/m2].

Powstawanie energii elektrycznej w module fotowoltaicznym

Generowanie energii elektrycznej możliwe jest dzięki zastosowaniu półprzewodnika, który wykonany jest z krzemu lub innego materiału półprzewodnikowego. Aby możliwy był przepływ prądu musimy wytworzyć złącze półprzewodnikowe poprzez domieszkowanie Boru (B) i Fosforu (P). Krzem posiada na ostatniej orbicie 4 elektrony, natomiast Bor 3, a Fosfor 5. Tym samym warstwa domieszkowana Fosforem będzie elektrodą ujemną (n), natomiast Borem dodatnią (p).

W przypadku krzemu energia jaką potrzebujemy aby wzbudzić wolne elektrony wynosi 1,1 eV i odpowiada długości fali elektromagnetycznej 1100 nm (spektrum podczerwieni). Fala elektromagnetyczna o takiej energii jest najbardziej optymalna do wyzwalania elektronów (zwanych też foto-elektronami).

Powstawanie energii elektrycznej w module fotowoltaicznym

Jeżeli na złącze p-n pada promieniowanie słoneczne niosące ze sobą energię w postaci fali elektromagnetycznej o odpowiedniej długości to w obwodzie elektrycznym składającym z tego złącza i odbiornika energii elektrycznej zaczyna płynąć prąd elektryczny. Prąd ten jest wynikiem przemieszczania się wolnych elektronów w kierunku elektrody ujemnej (n).

Moduł fotowoltaiczny którego sercem są płytki krzemowe (złącze p-n) staje się generatorem energii elektrycznej, który pracuje do rana do wieczora, gdy tylko pada na niego promieniowanie słoneczne. Jest to taki przetwornik energii słonecznej na energię elektryczną niezbędną w wielu dziedzinach naszego życia.

Powstawanie energii elektrycznej w module fotowoltaicznym