Fotovoltaické články

Fotovoltaické články (často označované také jako solární články) představují základní stavební prvek systémů pro přímou přeměnu slunečního záření na elektrickou energii. Princip jejich fungování je založen na tzv. fotovoltaickém jevu, při kterém dochází k uvolňování elektronů z atomové mřížky polovodičového materiálu vlivem dopadajících fotonů světla. Nejčastěji využívaným materiálem je monokrystalický nebo polykrystalický křemík, ačkoli v moderních technologiích se uplatňují také tenkovrstvé materiály (například sloučeniny na bázi CdTe nebo CIGS). Fotovoltaický článek je tvořen tenkou vrstvou polovodiče, u které je vytvořen přechod typu p-n — tedy oblast s přebytkem děr (p) a oblast s přebytkem elektronů (n).

Po dopadu slunečního záření na povrch článku fotony předají svou energii elektronům v krystalové mřížce polovodiče, čímž je vybudí ze svých vazeb a umožní jim přesunout se z valenčního do vodivostního pásma. Tím dojde k separaci náboje a vzniká elektrické napětí mezi oběma vrstvami polovodiče. Pokud jsou elektrické kontakty připojeny do vnějšího elektrického obvodu, začne protékat proud a článek dodává elektrickou energii. Účinnost přeměny slunečního světla na elektřinu závisí na použitém materiálu, konstrukci a optimalizaci článku. Současné komerčně dostupné křemíkové články dosahují účinností okolo 20–23 %, zatímco v laboratorních podmínkách byly vyvinuty články s účinností přes 40 % (zejména vícevrstvé, tzv. tandemové články).

Fotovoltaické články hrají zásadní roli v přechodu k obnovitelným zdrojům energie a snižování emisí skleníkových plynů. Jejich výhodami jsou nízká ekologická stopa, bezhlučný provoz, absence pohyblivých částí a dlouhá životnost, často přesahující 25 let. Jejich rozšíření je však limitováno vysokými nároky na čistotu polovodičových materiálů, energetickou náročností výroby a potřebou akumulace získané energie pro období bez slunečního svitu. V posledních letech se výzkum intenzivně zaměřuje na zvyšování účinnosti článků, snižování nákladů výroby a využití nových materiálů, například perovskitů, které slibují další pokrok v efektivitě a cenové dostupnosti solární energetiky. 

PhDr. Pavel Bartoš, LL.M., DBA (Evropská akademie vzdělávání / European Academy of education)

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *