Jak działają baterie słoneczne?

Baterie słoneczne to ogniwa fotowoltaiczne, które zamieniają energię promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Składają się najczęściej z krzemowych półprzewodników, niekiedy z selenu bądź germanu.

Istnieją 3 rodzaje baterii słonecznych:

• baterie monokrystaliczne,
• baterie polikrystaliczne,
• baterie amorficzne. Baterie monokrystaliczne składają się z kryształów krzemu wyciętych z odpowiedniej wielkości bloku. Baterie polikrystaliczne składają się z wielu małych kryształów krzemu, a baterie amorficzne zbudowane są z cienkiej warstwy krzemu, którą pokrywa np. szkło.

Baterie monokrystaliczne są najdroższe, ale i najwydajniejsze: osiągają nawet powyżej 15 proc. sprawności. Baterie polikrystaliczne są tańsze w produkcji, ale mają mniejszą wydajność. Baterie amorficzne są z kolei wykorzystywane w małych urządzeniach, ich sprawność jest często o połowę mniejsza niż sprawność baterii monokrystalicznych.

Płyty krzemowe posiadają dwie powłoki o różnych potencjałach. Elektrony dążą do wyrównania tego potencjału, a więc tworzą wiązania w przestrzeni pomiędzy tymi powłokami. Padające na owe powłoki światło słoneczne powoduje rozbijanie wiązań, a to skutkuje przepływem elektronów. Po obu stronach płyty powstają odwrotnie naładowane pola elektryczne, a ich potencjał wzrasta.

Na ogniwie znajdują się elementy zbierające, które gromadzą elektrony, a zatem powodują przepływ energii elektrycznej.

Fotoogniwa krzemowe o wymiarach 10x10 mogą wytworzyć napięcie ok. 0,5 V. Toteż jedna bateria słoneczna, która składa się z kilkunastu czy kilkudziesięciu ogniw, może w sumie wytworzyć 12 V. Niektóre baterie są zdolne wytworzyć nawet 24 V.

Jeżeli chcemy zamontować baterie słoneczne na dachu domu, powinniśmy pamiętać o tym, że wytworzona przez nie energia musi się gdzieś magazynować. Toteż potrzebne są akumulatory. Jednakże prąd wytwarzany przez baterie słoneczne jest prądem stałym, a wiadomo, że domowe urządzenia korzystają z prądu zmiennego. Dlatego należy również zaopatrzyć się w falowniki, które będą przekształcały prąd stały w prąd zmienny.

Baterie słoneczne najlepiej oczywiście montować po południowej stronie dachu, pod kątem 30 stopni. Jeśli będą zamontowane pionowo, wówczas wytworzą mniej prądu (od 5 proc. do 35 proc. mniej).