Ogniwo słoneczne

ogniwo fotoelektryczne
Fotowoltaika

Ogniwo słoneczne, ogniwo fotowoltaiczne, ogniwo fotoelektryczne, fotoogniwo to element półprzewodnikowy, w którym następuje przemiana energii promieniowania słonecznego w energię elektryczną w wyniku zjawiska fotowoltaicznego. Poprzez wykorzystanie półprzewodnikowego złącza typu p-n, w którym pod wpływem fotonów o energii większej niż szerokość przerwy energetycznej półprzewodnika, elektrony przemieszczają się do obszaru n, a dziury do obszaru p. Takie przemieszczenie ładunków elektrycznych powoduje pojawienie się różnicy potencjałów, czyli napięcia elektrycznego.

Po raz pierwszy efekt fotowoltaiczny zaobserwował A.C. Becquerel w 1839 r. w obwodzie oświetlonych elektrod umieszczonych w elektrolicie, a obserwacji tego zjawiska na granicy dwóch ciał stałych dokonali 37 lat później W. Adams i R. Day.

Fotoogniwa słoneczne są produkowane z materiałów półprzewodnikowych, najczęściej z krzemu, germanu, selenu. Zwykłe ogniwo słoneczne z krystalicznego krzemu ma nominalne napięcie ok. 0,5 wolta. Poprzez połączenie szeregowe ogniw słonecznych można otrzymać baterie słoneczne. Istnieją baterie z różną liczbą ogniw, w zależności od zastosowania, jak i od jakości ogniw.

Fotoogniwo jest zbudowane z półprzewodnika i tworzy złącze p-n, na które pada światło. Padające na złącze fotony o energii większej od szerokości przerwy energetycznej półprzewodnika powodują powstanie par elektron-dziura. Pole elektryczne wewnątrz półprzewodnika, związane z obecnością złącza p-n, przesuwa nośniki różnych rodzajów w różne strony. Elektrony trafiają do obszaru n, dziury do obszaru p. Rozdzielenie nośników ładunku w złączu powoduje powstanie na nim zewnętrznego napięcia elektrycznego. Ponieważ rozdzielone nośniki są nośnikami nadmiarowymi, a napięcie na złączu p-n jest stałe, oświetlone złącze działa jako ogniwo elektryczne, czyli takie, w którym źródłem prądu są reakcje
chemiczne zachodzące między elektrodą a elektrolitem.

Fotoogniwa są stosowane przede wszystkim jako trwałe i niezawodne źródła energii w elektrowniach słonecznych, kalkulatorach, zegarkach, plecakach, sztucznych satelitach, samochodach z napędem hybrydowym, a także w automatyce – jako czujniki fotoelektryczne i fotodetektory w fotometrii. Inne zastosowania to:

elektronika użytkowa, lampy ogrodowe, oświetlanie znaków drogowych i wspomaganie sygnalizacji świetlnej;
zasilanie elektroniki promów i sond kosmicznych, stacji orbitalnych i sztucznych satelitów Ziemi;
doładowywanie akumulatorów w dzień i wykorzystywanie energii w nocy na jachtach, kempingach, domach jednorodzinnych;
zasilanie układów telemetrycznych w stacjach pomiarowo-rozliczeniowych gazu ziemnego, ropy naftowej oraz energii elektrycznej;
zasilanie automatyki przemysłowej i pomiarowej;
produkcja energii w pierwszych elektrowniach słonecznych.

hydroelektrownia przepływowa
Fotowoltaika
Elektrownia wodna

Elektrownia wodna (fachowo hydroelektrownia przepływowa) to zakład przemysłowy zamieniający energię potencjalną wody na elektryczną. Elektrownie wodne są najintensywniej wykorzystywanym źródłem odnawialnej energii. W 2017 roku dostarczyły łącznie 4060 TWh energii elektrycznej, co stanowi 15,9% całkowitej produkcji energii elektrycznej na świecie. Największe elektrownie wodne mają moc, która przekracza 10 GW. Wenezuela, …

energia cieplna
Fotowoltaika
Absorber energii słonecznej

Zaczerniona powierzchnia kolektora słonecznego która pochłania promieniowanie słoneczne i przetwarza je w energię cieplną. Absorbery różnią się skutecznością pochłaniania energii. Skuteczność tę określamy za pomocą współczynnika absorpcji. Najprostszym i już rzadko spotykanym wariantem była metalowa płyta absorbera pomalowana czarną farbą. Rozwiązanie takie było najtańsze jednak generowało duże straty w cieple. …

solarne klimatyzacje
Fotowoltaika
Klimatyzacja solarna

Klimatyzacja solarna to system klimatyzacji (chłodzenia), który wykorzystuje energię słoneczną. Klimatyzacja solarna może być oparta na konwersji fototermicznej pasywnej, konwersji fototermicznej aktywnej i konwersji fotowoltaicznej (światło słoneczne zamieniane na energię elektryczną). Wykorzystanie energii słońca w klimatyzacji zwiększa bezpieczeństwo energetyczne poprzez ograniczenie importu surowców energetycznych oraz pozwala rozwijać innowacje technologiczne, Zielone …