Fotovoltaický jev je základní fyzikální proces sloužící k přeměně slunečního záření přímo na elektrickou energii. Tento jev poprvé pozoroval v roce 1839 francouzský fyzik Alexandre Edmond Becquerel. Podstatou fotovoltaického jevu je uvolnění elektrických nábojů (nejčastěji elektronů) z materiálu, pokud na něj dopadá světlo (foton). Materiál, u něhož se tento jev nejčastěji využívá, je polovodič (zejména křemík), u kterého lze vhodnou úpravou atomové struktury vytvořit oblast, kde vzniká elektrické pole schopné oddělit kladně a záporně nabité nosiče náboje.
Struktura základního fotovoltaického článku spočívá v uspořádání dvou různě dotovaných vrstev křemíku, tzv. p-n přechodu. Jedna vrstva je n-typová (obsahuje příměs atomů poskytujících volné elektrony), druhá vrstva je p-typová (obsahuje příměs atomů vytvářejících volná „díry“). Po dopadu fotonu na polovodič dojde k excitaci elektronu — elektron je uvolněn z vazby a vznikne (vznikají) dvojice elektron-díra. Elektrické pole v p-n přechodu zajistí, že se elektrony a díry pohybují opačnými směry, čímž vzniká stejnosměrný elektrický proud. Pokud do obvodu připojíme vnější zátěž, proud prochází i tímto vnějším obvodem a lze takto přímo generovat elektrickou energii ze slunečního záření.
Fotovoltaický jev se využívá v solárních článcích, které tvoří základ fotovoltaických elektráren, přenosné elektroniky (například kalkulačky, hodinky) nebo družic. Účinnost přeměny závisí na mnoha faktorech, jako je kvalita použitého materiálu, vlnová délka dopadajícího světla, teplota, a konstrukce samotného článku. Křemíkové články dosahují běžné účinnosti kolem 15–22 %, avšak existují i speciální materiály a vícevrstvé články umožňující účinnosti přesahující 40 %. Dlouhodobý výzkum je zaměřen na zvyšování účinnosti, snižování výrobních nákladů a ekologický dopad výroby i likvidace fotovoltaických zařízení. Fotovoltaický jev proto představuje jeden z klíčových principů udržitelné výroby elektrické energie s minimální ekologickou zátěží.
PhDr. Pavel Bartoš, LL.M., DBA (Evropská akademie vzdělávání / European Academy of education)