Jak promienie słoneczne są przekształcane w energię elektryczną?

Energia słoneczna powstaje na drodze fuzji jądrowych zachodzących wewnątrz Słońca. Do Ziemi dociera w formie promieniowania elektromagnetycznego, które zapewnia wszystkim występującym na niej organizmom niezbędne do życia światło i ciepło. Można ją jednak wykorzystywać również na inne sposoby. 

Dzięki rozwojowi nowoczesnych technologii energię słoneczną uznaje się za jedno z najważniejszych odnawialnych źródeł energii, które coraz częściej zastępują konwencjonalne paliwa kopalne (w tym węgiel, ropę oraz gaz). Na tym tle wydaje się absolutnie bezkonkurencyjna, ponieważ jest dostępna całkowicie za darmo, jej konwersja nie powoduje wytwarzania zanieczyszczeń, a dzięki niedrogim i prostym w montażu instalacjom fotowoltaicznym może być wykorzystywana niemal wszędzie. Potwierdzają to posiadacze fotowoltaiki w Katowicach i innych walczących z problemem smogu miastach.

Na czym polega konwersja energii słonecznej na prąd?

Konwersja fotowoltaiczna, czyli przekształcanie energii promieniowania słonecznego w energię elektryczną, jest możliwe dzięki panelom fotowoltaicznym, a dokładniej niewielkim ogniwom fotowoltaicznym, z których zbudowane są moduły. Ogniwo fotowoltaiczne składa się z dwóch warstw półprzewodnika oddzielonych od siebie obszarem granicznym. Warstwy ogniwa są odpowiednio domieszkowane, aby zapewnić nadmiar lub niedobór elektronów – strona skierowana w stronę światła jest naładowana ujemnie, natomiast ta naładowana dodatnio przylega do dachu. W sytuacji, gdy na panele padają promienie słoneczne, fotony wybijają nadmiarowe elektrony znajdujące się we wierzchniej warstwie ogniwa, co umożliwia im przemieszczanie się w kierunku warstwy z dziurami elektronowymi. W ten sposób powstaje różnica potencjałów elektrycznych (napięcie elektryczne), a po zamknięciu obwodu między górną a dolną płytką może płynąć prąd.

Jak sprawić, by w gniazdkach płynął „czysty prąd”?

Panele fotowoltaiczne wytwarzają prąd stały dlatego, aby móc z niego skorzystać, należy wyposażyć system w urządzenie zajmujące się przekształcaniem pozyskanej energii elektrycznej w prąd zmienny o częstotliwości i napięciu odpowiadającym wartościom domowej instalacji elektrycznej. Za tę przemianę odpowiada falownik (inwerter), który działa automatycznie w czasie rzeczywistym. Ponadto pełni on jeszcze inne funkcje – informuje o ilości wyprodukowanego prądu, odpowiada za monitorowanie parametrów niezbędnych do analizy działania układu, jak również kontroluje jego pracę (np. wyłącza go w razie wykrycia usterki). Jeśli natomiast posiadana instalacja wytwarza więcej energii, niż wynosi aktualne zapotrzebowanie, inwerter odsyła nadwyżkę prądu do publicznej sieci energetycznej.