Што е фотовотаика?

Дијаграмот погоре ја илустрира работата на основна фотоволтаична ќелија, наречена и соларна ќелија. Соларните ќелии се направени од истите видови на полупроводнички материјали, како што е силиконот, кои се користат во индустријата за микроелектроника. За соларни ќелии, тенка полупроводничка обланда е специјално обработена за да формира електрично поле, позитивно од едната и негативно од другата страна. Кога светлосната енергија удира во соларната ќелија, електроните се ослободуваат од атомите во полупроводничкиот материјал. Ако електричните проводници се прикачени на позитивните и негативните страни, формирајќи електрично коло, електроните може да се заробат во форма на електрична струја -- односно електрична енергија. Оваа електрична енергија потоа може да се користи за напојување на товар, како што е светло или алатка.

Голем број на соларни ќелии електрично поврзани едни со други и монтирани во потпорна конструкција или рамка се нарекуваат фотоволтаичен модул. Модулите се дизајнирани да снабдуваат електрична енергија на одреден напон, како што е обичен систем од 12 волти. Произведената струја директно зависи од тоа колку светлина го погодува модулот.

Денешните најчести PV уреди користат единечен спој, или интерфејс, за да создадат електрично поле во полупроводник како што е PV ќелија. Во PV ќелија со еден спој, само фотоните чија енергија е еднаква или поголема од јазот на опсегот на клеточниот материјал можат да ослободат електрон за електрично коло. Со други зборови, фотоволтаичниот одговор на ќелиите со едно спојување е ограничен на делот од сончевиот спектар чија енергија е над јазот на лентата на апсорбирачкиот материјал, а фотоните со пониска енергија не се користат.

Еден начин да се заобиколи ова ограничување е да се користат две (или повеќе) различни ќелии, со повеќе од еден јаз и повеќе од еден спој, за да се генерира напон. Овие се нарекуваат „мултиспојни“ клетки (исто така наречени „каскадни“ или „тандем“ клетки). Уредите со повеќе спојки можат да постигнат поголема вкупна ефикасност на конверзија бидејќи можат да претворат поголем дел од енергетскиот спектар на светлината во електрична енергија.

Како што е прикажано подолу, уред со повеќе спојки е куп од поединечни едноспојни ќелии во опаѓачки редослед на јазот во опсегот (на пр.). Горната клетка ги доловува високоенергетските фотони и ги пренесува останатите фотони за да се апсорбираат од ќелиите со понизок процеп.