Solární panel je tvořen solárními (fotovoltaickými) články, které mohou být tvořeny polovodičovými nebo organickými prvky, které mění elektromagnetickou energii světla v energii elektrickou. Přímou přeměnou světla na elektrickou energii se dnes zabývá samostatná specializace. Fotoelektrický efektvysvětluje vznik volných elektrických nosičů dopadem záření. Celkově se daří za pomoci křemíkových solárních panelů přeměnit v elektrickou energii jen asi 17 % energie dopadajícího záření. Při použití organických solárních panelů vyvinutých v Izraeli by měla být účinnost až 25 %.Teoretická maximální účinnost pro jeden přechod je 34 % (tzv. Shockley-Queisser limit).
Obsah článku
Typy
Křemíkový solární panel
Solární články jsou tvořeny polovodičovými plátky tenčími než 1 mm. Na spodní straně je plošná průchozí elektroda. Horní elektroda má plošné uspořádání tvaru dlouhých prstů zasahujících do plochy. Tak může světlo na plochu svítit.
Povrch solárního článku je chráněn skleněnou vrstvou sloužící jako antireflexní vrstva. A tak je zabezpečeno, aby co nejvíce světla vniklo do polovodiče. Antireflexní vrstvy se většinou tvoří napařením oxidu titanu. Tím získá článek svůj tmavomodrý vzhled.
Jako polovodičový materiál se používá převážně křemík. Jiné polovodičové materiály, např. arsenid gallitý, sulfid kademnatý, tellurid kademnatý, selenidy mědi a india, nebo sulfidy gallia, se zatím zkoušejí. Krycí sklo chrání povrch solárních článků i před vlivy prostředí.
Organický solární panel
Novou technologii výroby sluneční energie za pomoci speciální techniky, pomocí fotosyntézy vyvinuli izraelští vědci z Telavivské univerzity. Novou technologií by měly být geneticky zkonstruované bílkoviny, které mají využívat fotosyntézu k výrobě elektrické energie.[1] Nové články by měly být levnější než současné křemíkové. 1 m² solárního panelu na křemíkové bázi v současné době vyjde na 200 dolarů, zatímco stejná plocha solárního panelu z geneticky zkonstruované bílkoviny (Protein Structure Initiative, PSI) vyjde na 1 dolar. Větší má být i účinnost, která se má zvýšit z 12-14 % u křemíkových panelů až na 25 %. Nová technologie je umožněna díky poznatkům z genetického inženýrství a nanotechnologií.
Fotovoltaické fólie
Jiným typem solárních článků jsou takzvané „thin film solar cells“, neboli tenkovrstvé solární články, někdy přezdívaných fotovoltaické fólie. Fotovoltaické fólie se dají nanášet na poměrně velké plochy pomocí technologie, která je principiálně shodná s inkoustovou tiskárnou. Fotovoltaické fólie se dají tisknout v širokých a dlouhých pásech na ohebné podklady. Polovodičová vrstva je široká asi jen jeden mikrometr.
Technologie tzv. „solárního inkoustu“ vyvíjí od roku 2007 například v australském Victorian Organic Solar Cell Consortium (VICOSC), která se skládá z univerzit Melbourne a Monash a vědecké a průmyslové výzkumné organizace CSIRO. Jedná se o levnou technologii, která ovšem disponuje desetkrát nižší účinností než klasické fotovoltaické panely. Podle slov společnosti by se již brzy měla objevit na komerčním trhu.
Životnost a recyklace solárních panelů
Solární panely jsou moderní technologií s životností 25 let. První solární panely byly na střechy domů umísťovány již na začátku 90. let minulého století a jejich životnost se pomalu blíží konci. V současné době se proto firmy zabývají otázkou životního cyklu a recyklace solárních panelů.
Recyklace solárních panelů je jednou z možností, jak získat a znovu využít cenné suroviny, jak je příklad křemík. Výzkum v oblasti recyklace solárních panelů byl zahájen na mezinárodní úrovni v roce 1990.
Solární elektrárna
Solární panely pro výrobu elektřiny se nazývají také fotovoltaické panely. První fotovoltaický článek byl vyvinut v roce 1883. Moderní solární články vznikly v roce 1954 při experimentech s křemíkem, který je důležitým prvkem současných fotovoltaických článků. Účinnost prvních moderních solárních panelů byla kolem 6 %.
Výkon solárních článků se udává v jednotkách kWp, které značí maximální možný výkon elektrárny. Obecně platí, že 1 kWp zabere 8–10 % m2 plochy a vyrobí přibližně 1 MWh elektřiny ročně (při ideálních podmínkách).
Kolik elektřiny dokáže solární elektrárna vyrobit, závisí na několika faktorech. K těm hlavním patří počet slunečních hodiny a intenzita slunečního záření. Pro umístění solární elektrárny je nejvhodnější jižní orientace a sklon mezi 30–35 %.
Maximální výkon a reálný výkon u solárních panelů
Pokud vezmeme solární panel 230 Wp, tak informace Wp [Watt-peak] říká že v ideálních podmínkách maximálního svitu, bude panel dávat 230 W výkonu.
Pro reálné podmínky však uvažujme, že při plném slunci v poledne takový panel bude vyrábět 200 Wattů reálného výkonu. Této hodnotě můžeme říkat Wr [Watt-real].
Pokud svítí slunce, pak můžeme říci, že jeden panel vyrábí tolik energie jako spotřebují 4 halogenové žárovky.
Výkonu 200 Wattů odpovídá přibližně spotřebě čtyř halogenových žárovek v autě.