Trochę teorii
Ogniwa fotowoltaiczne są to półprzewodniki w stałym stanie skupienia, zamieniające energię świetlną bezpośrednio w energię elektryczną. Są zwykle oparte o związki krzemu z dodatkami innych substancji, podobnie jak to ma miejsce w tranzystorach, diodach LED i innych urządzeniach elektronicznych. Ogniwa fotowoltaiczne, składa się z wielu warstw półprzewodników o różnych właściwościach. W typowych ogniwach użyty jest w większości krzem domieszkowany borem, aby uzyskał katodowy lub zbliżony do katodowego charakter. Cienka warstwa na zewnątrz takiego ogniwa wykonana jest z fosforu, aby uzyskać anodę. Przestrzeń pomiędzy obiema warstwami generuje napięcie elektryczne, będące siłą elektromotoryczną.
Ogniwa fotowoltaiczne mogą służyć dowolnym celom wymagającym dostarczenia energii elektrycznej. Tak więc można zasilać oświetlenie, ogrzewanie, pompy, lodówki, silniki elektryczne, żelazka, radioodbiorniki. Jedynym ograniczeniem jest koszt samych ogniw, jak również układów dopasowujących napięcie - przetwornic.
Pomimo, iż mogłoby się to wydawać nielogiczne, system fotowoltaiczny jest w stanie wyprodukować w warunkach niskiej temperatury nawet więcej energii. Dzieje się tak, albowiem ogniwa fotowoltaiczne są urządzeniami elektronicznymi reagującymi na światło, a nie na temperaturę. Jak wiele urządzeń elektronicznych półprzewodnikowych, również ogniwa fotowoltaiczne działają lepiej w niższych temperaturach.
System fotowoltaiczny generuje również energie elektryczna w pochmurne dni, jak również gdy słonce nie pada prostopadle na kryształki krzemu. Dzieje się tak ponieważ ogniwo fotowoltaiczne ma szeroki kąt przyjmowania energii świetlnej. Zachmurzenie jest w stanie obniżyć mniej więcej do 10% sprawność ogniw, zamkniecie ich w pomieszczeniu obniża sprawność nawet do 90%, proporcjonalnie do ilości światła wpadającego do pomieszczenia.
Z racji tego ze system jest zaprojektowany do pracy w warunkach zewnętrznych nie należy przy innym zastosowaniu oczekiwać pełnej wydajności. Inne rodzaje ogniw projektowane do pracy w warunkach półcienia, na przykład te w kalkulatorach z racji nieco odmiennych ustawień spisują się doskonale w warunkach półcienia, natomiast ostre słońce nie poprawia a czasem wręcz pogarsza ich wydajność.
Pomimo że najprostszy system może składać się wyłącznie ze źródła napięcia - ogniwa PV, oraz odbiornika energii , na przykład żarówki, to jednak to wyłącznie sytuacja modelowa. W praktyce używa się dodatkowych urządzeń wzbogacających zakres zastosowań ogniwa fotowoltaicznego. Nadmiar energii może być przechowywany w akumulatorze, a w razie chwilowego niedomiaru energii świetlnej może być pobierany przez odbiornik. Całym systemem zawiaduje elektroniczny kontroler. Aby dopasować napięcie do końcowego odbiornika, który w ogólnym przypadku może mieć zupełnie inne napięcie niż ogniwo PV, do tego może być to napięcie przemienne (AC), stosuje się przetwornice impulsową DC/AC, która na podstawie niższego (zwykle) napięcia na akumulatorze i ogniwie generuje wyższe napięcie przemienne.
Taki zestaw urządzeń pozwala na zasilanie standardowych urządzeń wysokonapięciowych przez niskie napięcie panujące na akumulatorze i ogniwie PV.
Zapraszam i polecam - inż. Zbigniew Kulma