Co jsou fotovoltaické články?

Fotovoltaické články jsou zařízení, která vyrábějí elektřinu přímo ze slunečního záření. Mnoho fotovoltaických článků dohromady tvoří solární pole nebo solární panel. Tyto buňky přeměňují světlo na elektřinu tím, že využívají energii vytvořenou, když fotony ze slunečního záření srazí elektrony do vyššího stavu energie v samotné buňce. Fotovoltaické články se skládají z vrstevnatých materiálů, které zahrnují dva typy křemíku, antireflexní povlak a skleněný kryt. Technologie používaná k výrobě solárních panelů se neustále vyvíjí a může jednoho dne v zásadě poskytovat zdarma energii pro domácnosti a podniky.

Jednou z nejdůležitějších částí fotovoltaického článku je materiál používaný jako polovodič. Křemík je nejčastěji používaný polovodič, ale pro některé aplikace jsou k dispozici i jiné možnosti, které mohou být levnější než křemík. Když světlo dopadne na polovodič, absorbuje se část světelné energie, což způsobí uvolnění elektronů. Výsledný elektrický proud je to, co lze použít jako elektřinu, a je shromažďováno kovovými kontaktními mřížkami na horní a spodní straně solárních článků.

Samotný křemík není moc dobrým vodičem elektřiny. K použití v solárním článku musí být křemík modifikován nebo „dotován“ jinými prvky. Fosfor a bor jsou prvkem volby pro tento účel. Vrstva křemíku dotovaná fosforem může využít skutečnosti, že posledně uvedený prvek má ve svém vnějším elektronovém obalu pouze jeden elektron. Toto je elektron, který může být srazen světelnou energií.

V druhé vrstvě mají atomy boru ve svém vnějším obalu pouze tři elektrony, místo čtyř, které má křemík. To vytváří místo pro další elektrony, na které mají jít, a tento pohyb elektronů způsobuje elektrický proud. Obě křemíkové vrstvy mají také opačné náboje, což poskytuje napětí.

Křemíkové krystaly jsou přirozeně reflexním materiálem. Pokud jsou použity ve fotovoltaických článcích, musí mít na sobě antireflexní povlak, protože většina sluneční energie, která dosáhne panelu, se odrazí bez výroby elektřiny. Antireflexní povlak je jediným největším faktorem ovlivňujícím účinnost správně konstruovaného solárního panelu. Avšak i při tomto povlaku lze k výrobě elektřiny použít jen relativně malé množství světla. Jak bude technologie postupovat, fotovoltaické články pravděpodobně zvýší účinnost, což je učiní praktičtějšími pro každodenní obytné a průmyslové použití.