Baterie słoneczne - budowa, zalety, opłacalność

Ogniwa fotowoltaiczne zwane inaczej bateriami słonecznymi, to służące do produkcji energii elektrycznej cienkie półprzewodnikowe płytki z krzemu, które pod wpływem promieniowania produkują energię elektryczną. Przemiana energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną (przemiana fotowoltaiczna) jest jedynym znanym sposobem bezpośredniej przemiany światła prowadzącym do wytworzenia uniwersalnego nośnika energii jakim jest prąd elektryczny.

Podstawowym przetwornikiem w tym procesie konwersji jest fotoogniwo półprzewodnikowe ze złączem p-n (ogniwo fotowoltaiczne). W celu zwiększenia sprawności konwersji ogniw słonecznych stosuje się odpowiednie materiały półprzewodnikowe.

System fotowoltaiczny składa się z modułów, paneli lub kolektorów fotowoltaicznych, oraz elementów dostosowujących wytwarzany w ogniwach prąd stały do potrzeb zasilanych urządzeń. Gdy system jest przewidziany do dostarczania energii elektrycznej w nocy, konieczne jest stosowanie odpowiedniego systemu magazynowania energii (akumulator) wyprodukowanej w ciągu dnia. Jeżeli system zasila urządzenie stałoprądowe potrzebny jest kontroler napięcia. Do zasilania urządzeń zmiennoprądowych z systemu fotowoltaicznego konieczne jest użycie falownika. Potrzebna jest także odpowiednia konstrukcja kierująca moduły lub panele w kierunku słońca.

Elementy systemów fotowoltaicznych 

Miliony małych ogniw fotowoltaicznych (generujących od kilku mW do kilku W mocy) zasila obecnie zegarki, kalkulatory, zabawki, radia, przenośne telewizory i wiele innych dóbr konsumpcyjnych. Najczęstsze są systemy wolnostojące średniej skali, produkujące od kilku W do kilku tysięcy W.


Ogniwa fotowoltaiczne znajdują swoje zastosowanie w rolnictwie np. do zasilania różnego rodzaju suszarni, wentylacji pomieszczeń, napędzania pomp nawadniających pola uprawne lub napowietrzania stawów rybnych. Układy autonomiczne nie są wymagane w zastosowaniach, gdzie zapotrzebowanie na energię danego odbiornika pokrywa się z czasem, w którym akurat promienie słoneczne docierają do ogniw.

Baterie słoneczne mają następujące zalety:

1. Energia elektryczna wytwarzana jest bezpośrednio.
2. Sprawność przetwarzania energii jest taka sama, niezależnie od skali produkcji.
3. Moc jest wytwarzana nawet w pochmurne dni przy wykorzystaniu światła rozproszonego.
4. Obsługa i konserwacja wymagają minimalnych nakładów.
5. W czasie produkcji energii elektrycznej nie powstają szkodliwe gazy.


W najbliższej przyszłości najbardziej obiecującymi zastosowaniami ogniw fotowoltaicznych w Polsce będą systemy zasilania w miejscach oddalonych od sieci energetycznej. Możliwości zastosowań układów fotowoltaicznych w takich miejscach są bardzo duże, gdyż unika się dużych kosztów doprowadzenia linii energetycznych. Z mapy nasłonecznienia wynika, że cała Polska leży w sprzyjających warunkach do tego, aby stosować układy baterii słonecznych w powszechnym użytku.