Fotowoltaiczne panele słoneczne pochłaniają światło słoneczne jako źródło energii do wytwarzania prądu stałego. Moduł fotowoltaiczny (PV) to spakowany, połączony zestaw fotowoltaicznych ogniw słonecznych dostępnych w różnych napięciach i mocach. Moduły fotowoltaiczne stanowią układ fotowoltaiczny systemu fotowoltaicznego, który wytwarza i dostarcza energię słoneczną w zastosowaniach komercyjnych i mieszkalnych.

Najczęstszym zastosowaniem gromadzenia energii słonecznej poza rolnictwem są słoneczne systemy podgrzewania wody.

Moduły fotowoltaiczne wykorzystują energię światła (fotony) ze Słońca do generowania energii elektrycznej poprzez efekt fotowoltaiczny. Większość modułów wykorzystuje ogniwa z krzemu krystalicznego na bazie płytek lub ogniwa cienkowarstwowe. Element konstrukcyjny (nośny) modułu może być warstwą górną lub warstwą tylną. Komórki należy również chronić przed uszkodzeniami mechanicznymi i wilgocią. Większość modułów jest sztywna, ale dostępne są również półelastyczne oparte na ogniwach cienkowarstwowych. Ogniwa muszą być połączone elektrycznie szeregowo ze sobą.

Skrzynka przyłączeniowa PV jest przymocowana z tyłu panelu słonecznego i jest jego interfejsem wyjściowym. Zewnętrznie większość modułów fotowoltaicznych wykorzystuje złącza typu MC4, aby ułatwić odporne na warunki atmosferyczne połączenia z resztą systemu. Można również użyć interfejsu zasilania USB.

Połączenia elektryczne modułów wykonuje się szeregowo, aby uzyskać pożądane napięcie wyjściowe lub równolegle, aby zapewnić żądaną wydajność prądową (amper). Przewodzące przewody, które odbierają prąd z modułów, mogą zawierać srebro, miedź lub inne niemagnetyczne przewodzące metale przejściowe. Diody obejściowe mogą być wbudowane lub używane zewnętrznie, w przypadku częściowego zacienienia modułu, w celu maksymalizacji mocy wyjściowej nadal oświetlonych sekcji modułu.

Niektóre specjalne moduły fotowoltaiczne zawierają koncentratory, w których światło jest skupiane przez soczewki lub lustra na mniejszych ogniwach. Umożliwia to wykorzystanie ogniw o wysokim koszcie na jednostkę powierzchni (takich jak arsenek galu) w opłacalny sposób.

Panele słoneczne wykorzystują również metalowe ramy składające się z elementów regałów, wsporników, kształtów odbłyśników i rynien, aby lepiej wspierać strukturę panelu.

W 1839 roku zdolność niektórych materiałów do tworzenia ładunku elektrycznego w wyniku ekspozycji na światło została po raz pierwszy zaobserwowana przez Alexandre-Edmond Becquerel. Chociaż premierowe panele słoneczne były zbyt nieefektywne dla nawet prostych urządzeń elektrycznych, były używane jako przyrząd do pomiaru światła. Obserwacja Becquerela nie została powtórzona ponownie do 1873 roku, kiedy Willoughby Smith odkrył, że ładunek może być spowodowany przez światło padające na selen. Po tym odkryciu William Grylls Adams i Richard Evans Day opublikowali w 1876 roku „Działanie światła na selen”, opisując eksperyment, którego użyli do powtórzenia wyników Smitha. W 1881 roku Charles Fritts stworzył pierwszy komercyjny panel słoneczny, który Fritts opisał jako „ciągły, stały i o znacznej sile nie tylko w wyniku ekspozycji na światło słoneczne, ale także przy słabym, rozproszonym świetle dziennym”. Jednak te panele słoneczne były bardzo nieefektywne, zwłaszcza w porównaniu z elektrowniami węglowymi. W 1939 roku Russell Ohl stworzył projekt ogniwa słonecznego, który jest używany w wielu nowoczesnych panelach słonecznych. Opatentował swój projekt w 1941 roku. W 1954 roku ten projekt został po raz pierwszy wykorzystany przez Bell Labs do stworzenia pierwszego komercyjnie opłacalnego krzemowego ogniwa słonecznego.

Większość modułów słonecznych jest obecnie produkowana z ogniw słonecznych z krzemu krystalicznego (c-Si) wykonanych z krzemu wielokrystalicznego i monokrystalicznego. W 2013 roku krystaliczny krzem stanowił ponad 90 procent światowej produkcji PV, podczas gdy resztę całego rynku stanowią technologie cienkowarstwowe z tellurkiem kadmu, CIGS i krzem amorficzny.

Pojawiające się technologie słoneczne trzeciej generacji wykorzystują zaawansowane ogniwa cienkowarstwowe. W porównaniu z innymi technologiami słonecznymi wytwarzają stosunkowo wysoką wydajność konwersji przy niskich kosztach. Również drogie, wysokowydajne i ciasno upakowane prostokątne ogniwa wielozłączowe (MJ) są korzystnie stosowane w panelach słonecznych na statkach kosmicznych, ponieważ oferują one najwyższy stosunek generowanej mocy na kilogram wyniesiony w kosmos. Ogniwa MJ są złożonymi półprzewodnikami i są wykonane z arsenku galu (GaAs) i innych materiałów półprzewodnikowych. Inną pojawiającą się technologią PV wykorzystującą ogniwa MJ jest fotowoltaika z koncentratorem (CPV).

Na tej stronie możesz pobrać darmowe obrazy PNG: Panel słoneczny Obrazy PNG do pobrania za darmo