Panele solarne widać na coraz większej liczbie dachów w Polsce. Można więc śmiało powiedzieć, że fotowoltaika jest techniką, która podbiła świat. Zjawisko fotowoltaiczne odkryto już w XIX wieku i to właśnie ono odpowiada za możliwość przetwarzania energii słonecznej na prąd. Polega, w dużym uproszczeniu, na wytrąceniu elektronów znajdujących się w kryształach krzemu (i innych półprzewodników) na wyższy poziom energetyczny pod wpływem fotonów światła słonecznego. I choć dopiero od kilkudziesięciu lat wykorzystujemy je do produkcji prądu na dużą skalę, zostało po raz pierwszy zauważone już w… 1838 roku przez Aleksandra Edmunda Becquerela, ojca słynnego Henriego, laureata nagrody Nobla w dziedzinie fizyki.
Energia słoneczna, która dociera do Ziemi w ciągu godziny, może zaspokoić potrzeby energetyczne planety na rok. 1.9 x 1017 W – tyle wynosi łączna ilość promieniowania słoneczna, która dociera do Ziemi w ciągu roku. Mimo że z uwagi na odbijanie się części promieni od atmosfery oraz pochłaniania jej sporej ilości, aż 40% energii trafia na powierzchnię Ziemi. To ogromna ilość, która przekracza zapotrzebowanie całej planety. Jak pokazują badania, gdyby udało się w jakiś sposób zebrać całe promieniowanie, które dociera na naszą planetę w 60 minut, wystarczyłaby na rok. Na razie jednak nie mamy takiej technologii. Gdyby ustawić panele fotowoltaiczne na całej powierzchni Szwecji, zaspokoiłyby w pełni potrzeby energetyczne kuli ziemskiej, a to tylko 0,3 % powierzchni całej planety. To kolejny dowód na o, że w niewielkim stopniu wykorzystujemy potencjał drzemiący w energii i fotowoltaice.
Energia słoneczna jest również potrzebna do wzrostu roślin, zjawisko fotosyntezy zachodzące w roślinach zielonych, oraz jest źródłem ciepła. Poza tym wykorzystuje się ją od wieków do suszenia grzybów, ziół oraz warzyw i owoców. Bardziej zaawansowanym technologicznie sposobem eksploatowania energii ze Słońca jest jej wykorzystywanie do podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Tak działają kolektory słoneczne. Instalacja fotowoltaiczna produkuje prąd także w pochmurne dni. Prawda jest, że kiedy Słońce świeci intensywnie, a niebo jest bezchmurne, praca paneli fotowoltaicznych jest bardziej wydajna. Mimo to, w pochmurne dni system PV również działa, ponieważ do paneli nadal dociera spora ilość promieni słonecznych. Panele fotowoltaiczne nie produkują energii gotowej do wykorzystania. Wbrew powszechnemu przekonaniu o efektywności pracy instalacji fotowoltaicznej decydują nie tylko panele słoneczne.
Zjawisko fotowoltaiczne prowadzi do wytworzenia się prądu stałego. Jednak do zasilania urządzeń w domu, firmie czy gospodarstwie rolnym potrzebny jest prąd przemienny. Taką energię elektryczną, o parametrach zgodnych z płynącymi z sieci energetycznej, uzyskuje się dopiero po przetworzeniu jej w inwerterze. To on jest sercem systemu. Zapewne czytałeś, że czas życia paneli fotowoltaicznych jest przewidziany na ok. 30 lat. To prawda, ale… fakt ten wcale nie oznacza, że po upływie tego czasu moduły przestaną działać z dnia na dzień. Chodzi po prostu o to, że ich wydajność obniży się poniżej progu opłacalności. Jednak warto wiedzieć, że najdłużej działające panele na świecie mają już 60 lat i nic nie wskazuje na to, aby miały przestać produkować energię.
Za technologią wykorzystywaną w monokrystalicznych panelach fotowoltaicznych stoi Polak. charakterystyczną, intensywnie ciemną barwą, a przede wszystkim tym, że ich ogniwa są stworzone z pojedynczych monokryształów krzemu. Ta budowa przekłada się na wyższą moc oraz wydajność komponentów. Jednak bardzo prawdopodobne, że nie pojawiłyby się na rynku, gdyby nie odkrycie polskiego naukowca, Jana Czochralskiego. To on opracował proces technologiczny, w wyniku którego mogą powstawać monokryształy, a więc duże kryształy krzemu. Naukowcy poszukują coraz to wydajniejszych sposobów na to, aby pozyskać i przetworzyć energię słoneczną. Naukowcy z Chin oraz Szwecji prowadzą badania nad produkcją modułów organicznych, a w innych ośrodkach poszukuje się efektywnych metod wybarwiania paneli – tak, aby pasowały estetycznie do koloru dachu budynku. Coraz bardziej zaawansowane prace prowadzi się też nad cienkimi panelami, które będzie można montować np. na elewacji budynków czy balkonowych balustradach. Na ich efekty przyjdzie nam jednak jeszcze poczekać.
