Fotowoltaika to jedna z najnowszych, a jednocześnie najprężniej rozwijających się dziedzin energetyki. Zdobywa popularność na całym świecie, również w Polsce, ponieważ utożsamia się ją z wydajnym, ekonomicznym, a przede wszystkim ekologicznym sposobem na produkcję energii z zastosowaniem naturalnych zasobów odnawialnych. Systemy fotowoltaiczne wykorzystują energię pochodzącą ze słońca, która może być przekształcona w energię elektryczną.
Najważniejszym elementem każdej instalacji fotowoltaicznej są panele fotowoltaiczne. W tym artykule wyjaśnimy, na czym polega specyfika ich działania.
Panele rzeczywiście można określić mianem serca instalacji fotowoltaicznej, ponieważ stanowią one najważniejszy element, od którego zależy sprawne działanie całego systemu. Składają się z poszczególnych modułów, które z kolei zbudowane są z ogniw fotowoltaicznych. Ogniwo jest w tym przypadku najmniejszym elementem. To właśnie w nim zachodzi zjawisko fotowoltaiczne, czyli zamiana promieniowania słonecznego w prąd. Ogniwa powstają z materiału półprzewodnikowego. Najczęściej jest to krzem ze złączem p-n. Jedna warstwa półprzewodnika posiada więcej ładunków ujemnych (swobodne elektrony typu n), druga natomiast składa się z większej ilości ładunków dodatnich (tzw. dziury, typ p).
Kiedy na ogniwa padają promienie słoneczne, dochodzi do wchłonięcia energii promieniowania, przez co część elektronów na powierzchni atomu krzemu zostaje z niej wybita. W miejscu tych wybitych elektronów powstają tzw. dziury. Pole elektryczne, które istnieje na styku złącza p-n, przesuwa wolne elektrony w stronę warstwy typu n, natomiast dziury w stronę warstwy typu p. W ten sposób powstaje napięcie elektryczne oraz dochodzi do produkcji prądu. Po podłączeniu odbiornika do ogniwa oraz zamknięciu obwodu elektrycznego dojdzie do przepływu prądu stałego, co jest głównym celem całego procesu.
Oczywiście produkcja prądu nie mogłaby się odbyć bez innych elementów instalacji fotowoltaicznej, w tym np. falownika, jednak panele fotowoltaiczne to zdecydowanie serce całego systemu.