Solární panel

Solární panelje tvořensolárními (fotovoltaickými) články, které mohou být tvořenypolovodičovýminebo organickými prvky, jež elektromagnetickou energii světla mění venergii elektrickou. Přímou přeměnou světla na elektrickou energii se dnes zabývá samostatná specializace. Fotoelektrický jev vysvětluje vznik volných elektrických nosičů dopademzáření. Za pomocikřemíkovýchsolárních panelů se daří přeměnit v elektrickou energii zhruba až 23 % energie dopadajícího záření. Teoretická maximální účinnost pro jeden přechod je 34 % (tzv. Shockleyův–Queisserův limit).Solární panely ale majíalbedonižší než povrch souše, takže vyšší absorpcí energie přispívají k oteplování planety a jejich pole vytvářítepelný ostrov,podobně jako jeměstský tepelný ostrov.
Solární článkyjsou tvořenypolovodičovýmiplátky tenčími než 1 mm. Na spodní straně je plošná průchozíelektroda. Horní elektroda má plošné uspořádání do tvaru dlouhých prstů zasahujících do plochy. Tak může na plochu svítitsvětlo. Povrch solárního článku je chráněnskleněnouvrstvou, sloužící jako antireflexní plocha. Tak je zabezpečeno, aby dopolovodičevniklo co nejvíce světla. Antireflexní vrstvy se většinou tvoří napařenímoxidutitanu. Tím článek získává svůj tmavomodrý vzhled. Jako polovodičový materiál se používá převážněkřemík. Jiné polovodičové materiály, např.arsenid gallitý,sulfid kademnatý,tellurid kademnatý, selenidymědiaindianebo sulfidygallia, se zatím zkoušejí. Krycísklochrání povrch solárních článků i před vlivy prostředí. Účinnost je v současnosti běžně mezi 18 a 23 %, při započtení vlivu zeměpisné šířky a celoročních teplot v ČR pak do 10 %. Při teplotě nad 25 °C klesá účinnost asi o 0,4 % na každý stupeň Celsia. Životnost panelu je především dána zapouzdřením článku v panelu.
Jiným typem solárních článků jsou takzvané „thin film solar cells“ neboli tenkovrstvé solární články, někdy přezdívanéfotovoltaické fólie. Pomocí technologie, která je principiálně shodná sinkoustovou tiskárnou, se dají nanášet na poměrně velké plochy. Fotovoltaické fólie se dají v širokých a dlouhých pásech tisknout i na ohebné podklady. Polovodičová vrstva je široká jen asi jedenmikrometr.
Technologie tzv. „solárního inkoustu“ se vyvíjí od roku 2007 například v australské organizaci Victorian Organic Solar Cell Consortium (VICOSC), která se skládá z Melbournské a Monashovy univerzity 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.
V samých počátcích fotovoltaiky, v 70. a 80. letech 20. stol., byla výroba solárních panelů energeticky nevýhodná – nedokázaly produkovat více energie, než bylo investováno do jejich vytvoření. Tato situace se změnila až v roce 2010. Dalším důležitým mezníkem byl rok 2020, kdy se mělo podařit  dosáhnout rovné bilance mezi všemi solárními panely na světě – jak mezi starými, energeticky ztrátovými, tak mezi těmi, které využívají nejnovějších technologií.
Solární panely jsou sestavovány sériovým i paralelním řetězením jednotlivých fotovoltaických článků. Napětí fotovoltaického článku je uváděno v rozmezí 0,5 až 0,6 V. Dosažitelný proud z fotovoltaického článku je dán aktivní plochou článku a technologii jeho výroby. Celkové napětí dodávané solárními panely je určeno počtem sériově zřetězených článků.
Celkové napětí není voleno libovolně, je dáno napěťovým základem celého fotovoltaického systému, obvykle postaveného na běžně vyráběných bateriích s napětím 12, 24 nebo 48V. Sériově lze spojovat jak baterie tak solární panely, ale vždy tak aby bylo dosaženo napěťového přizpůsobení celého systému. Například pro běžné napětí baterií 12 V je do série spojováno 36 fotovoltaických článků a pro napětí 24 V je to 60 až 72 článků.
Výkon fotovoltaických článků, modulů a následně i celých panelů se udává v jednotkáchWp(watt peak – špičková hodnota), což je maximální součin napětí a proudu při předem zadaných podmínkách osvětlení (obvykle je používána intenzita osvětlení 1000 W/m).
Životnost panelů je přibližně 10 let, tedy méně než je deklarováno výrobci.
Vysloužilé solární panely je možno recyklovat – největší podíl na jejich hmotnosti má sklo a hliníkový rám. Součástí panelů jsou však i další materiály, které lze opětovně využít, jako například měď, plasty, křemík a vzácné kovy. Účinnost recyklace je zatím ale velmi nízká.Problém s odpadem bude značný v Africe.