Ako funguje fotoelektrický jav v fotovoltickom článku?

Výrobu elektriny pomocou fotovoltiky vysvetľujeme prostredníctvom tzv. fotoelektrického javu. Viete, akým spôsobom tento fotoelektrický jav vlastne funguje?

Základom fotovoltiky je fotovoltický článok

Solárne fotovoltické články premieňajú elektromagnetické žiarenie na elektrickú energiu. Vlnová dĺžka tohto žiarenia je viditeľná voľným okom (čiže slnečné žiarenie).

Fotovoltický článok sa skladá z polovodičovej diódy P – N z monokryštalického alebo polykryštalického kremíku. Polovodičová dióda P – N má v sebe dve vrstvy.

Vrstva P predstavuje anódu, ktorá má nedostatok elektrónov, poprípade môžeme povedať, že má prebytok kladne nabitých dier. Zatiaľ čo vrstva N je katóda a vykazuje prebytok elektrónov.

Tok elektrónov medzi vrstvami iba jedným smerom (P – N prechod). Potenciálová bariéra zabraňuje prechodu elektrónov v opačnom smere.

Ako to vlastne funguje?

Dopadom slnečného žiarenia, čiže fotónov na článok dochádza k ich čiastočnej absorpcií. To následne vyvoláva tzv. fotoelektrický jav, pri ktorom sú z kryštalickej mriežky obidvoch vrstiev uvoľňované elektróny. Tie sa začnú hromadiť vo vrstve N (preto vykazuje prebytok elektrónov). Medzi vrstvami potom vzniká elektrický potenciál.   

Spojením článkov vytvoríme panely

Fotovoltické články, ktoré nainštalujeme do pravidelnej plošnej štruktúry prostredníctvom sériového prepojenia elektród tvoria fotovoltický panel. Každý fotovoltický panel vytvára určité napätie. Toto napätie určujeme sumou elementárneho potenciálu fotovoltického článku a ich počtom v jednom panely. Fotovoltické panely bežne vyrábame z maximálne 72 sériovo prepojených článkov, ktoré naprázdno nedosahujú vyššie napätie, než je 50V.

Pozor na slnko

Musíme dávať pozor na to, aby pri sériovom zapojení pretekal všetkými článkami rovnaký prúd. Fotovoltické panely preto potrebujeme umiestniť tak, aby boli rovnako osvietené slnkom. V prípade, že budeme mať nejaký z článkov nedostatočne ožiarený, znižuje sa výkon. V tom momente sa fotovoltický článok mení zo zdroja energie, na „žrúta“ energie, ktorý následne likviduje aj ostatné články panelu. Prioritou je dbať na správne umiestnenie, aby na panely dopadalo čo najviac slnečných lúčov, čo najdlhšiu  domu.

Práve z tohto dôvodu by sme si vždy mali nechať, poradiť od skúsených odborníkov.   

Vložiť komentár