Technologie na střeše bytového domu – fotovoltaické panely

Podívejme se na základní stavební kámen fotovoltaické elektrárny, na panely. Představíme vám blíže nejen, z čeho se takový panel vlastně skládá, z jakého materiálu se vyrábí, na jakém funguje principu, ale také jaký je rozdíl mezi klasickým a flexi panelem.

1. Z čeho se fotovoltaický panel skládá

Fotovoltaický panel se skládá z fotovoltaických článků, které jsou do sebe serio-paralelně zapojeny. Panely jsou rovněž běžně vybaveny ochranným hliníkovým nebo duralovým rámem a kryty speciálním tvrzeným sklem, které panel chrání před povětrnostními podmínkami. Mezi samotnými články a tvrzeným sklem se dále nachází další vrstva, která chrání články před mechanickým poškozením, může se jednat například světlo propustný gel Ethylen-vinyl acetát (EVA). Ze zadní strany jsou panely chráněny dalším materiálem, například laminátovou deskou.

2. Z čeho je fotovoltaický panel vyroben

V současnosti jsou nejvíce rozšířeny fotovoltaické panely na bázi křemíku, ať už Si monokrystalické, polykrystalické či amorfní na bázi tenkých vrstev. Křemík má mnoho výhod. Je hojně zastoupen v zemské kůře dokonce jako jeden z nejrozšířenějších prvků. Proto je relativně levný, je snadno dostupný, není jedovatý a je nejvíce používaným a asi i nejlépe prozkoumaným polovodičem. V přírodě se vyskytuje většinou ve formě křemene neboli oxidu křemičitého (SiO2). V této formě je mechanicky odolný a chemicky stabilní, drobná zrnka křemene tvoří všem dobře známý křemenný písek.

3. Na jakém principu panely fungují

Fotovoltaické panely fungují na principu fotoelektrického jevu. Zjednodušeně se jedná o jev, při kterém dochází k emisi elektronů z látky, na kterou dopadá elektromagnetické záření, v tomto případě solární radiace. Ozařovanou látkou jsou zde vhodně umístěné fotovoltaické panely, jejichž primární funkční jednotkou jsou fotovoltaické články. Tyto články jsou v podstatě velkoplošné polovodičové diody, jejichž základem jsou zpravidla tenké křemíkové destičky s vodivostí typu P a N (P – anoda, N – katoda).

Jeden fotovoltaický článek typicky vygeneruje napětí o hodnotě přibližně 0,5 V, což je pro běžné využití poněkud málo. Pro dosažení většího provozního napětí se jednotlivé články spojují do série a sestavují se z nich samotné fotovoltaické panely. Jmenovité napětí fotovoltaického panelu je dáno sumou elementárního potenciálu jednotlivých článků. Po sériovém zapojení více článků jsme schopni získat provozní napětí 12 V, 24 V nebo 48 V, což jsou již hodnoty použitelné pro různé typy fotovoltaických aplikací.

Fotovoltaický panel se skládá z fotovoltaických článků, které jsou do sebe sério – paralelně zapojeny. Panely jsou rovněž běžně vybaveny ochranným hliníkovým nebo duralovým rámem a kryty speciálním tvrzeným sklem, které panel chrání před povětrnostními podmínkami. Mezi samotnými články a tvrzeným sklem se dále nachází další vrstva, která chrání články před mechanickým poškozením, může se jednat například světlo propustný gel Ethylen-vinyl acetát (EVA). Ze zadní strany jsou panely chráněny dalším materiálem, například laminátovou deskou.

4. Klasický či flexi panel?

V dnešní době se využívají dva druhy fotovoltaických panelů. Klasický, jinak nazývaný rigidní panely a flexibilní, zkráceně flexi panely. Hlavním rozdílem mezi nimi je, že zatímco klasický panel se hodí zejména na otevřený prostor čili v našem případě na střechu bytového domu, flexibilní panely mají až čtyřikrát nižší hmotnost, a mohou se tedy umístit tam, kde pro klasické panely není místo – na střechy s nižší nosností nebo na fasády.

Klasické panely mají, jak jsme zmínili výše, ochranný hliníkový nebo duralový rám a kryt ze speciálního tvrzeného skla. Flexibilní panely mají oproti klasickým ale dvě nevýhody, zaprvé nejsou tak efektivní, a zadruhé mají nižší životnost. Své využití ale najdou tam, kde se umístění klasických panelů nedá doporučit například z hlediska bezpečnosti.