Fotovoltaický článek, známý také jako sluneční článek nebo solární článek, je základním stavebním prvkem fotovoltaických panelů. Tento článek využívá fotovoltaický jev ke konverzi slunečního záření na elektrickou energii. Zde je stručný popis jeho konstrukce:
Základní materiál: Fotovoltaický článek je obvykle vyroben z polovodičového materiálu, často z křemíku. Křemík je často zvolen pro svou dostupnost a vhodné vlastnosti pro fotovoltaické aplikace.
Vodivost typu P: Na tenké destičce z křemíku se vytvoří vrstva s vodivostí typu P (díry jsou nositeli náboje). V tomto případě jsou elektrony vázány na atomy křemíku a vytvářejí tzv. diry.
Vrstva typu N: Při výrobě článku se na vrstvu typu P aplikuje tenká vrstva, která se stane polovodičem typu N (elektrony jsou nositeli náboje). Tato vrstva vytváří přechod P-N, který je klíčový pro fungování fotovoltaického článku.
Přechod P-N: Přechod P-N je rozhraní mezi vrstvou s vodivostí typu P a vrstvou s vodivostí typu N. Tato oblast umožňuje přenos fotónů ze slunečního záření a generuje elektron-dírové páry.
Fotovoltaický jev: Když sluneční fotony dopadnou na fotovoltaický článek, dochází k uvolnění elektronů v oblasti typu N a dir ve vrstvě typu P. To vytváří elektrický proud, který lze odvodit a použít jako elektrickou energii.
Takovým způsobem funguje základní princip fotovoltaického článku, který tvoří jádro solárních panelů pro výrobu elektrické energie ze slunečního záření.
Výhody
- Využití nevyčerpatelného zdroje energie
- Bezemisní provoz, není produkce škodlivých látek
- Tichý provoz bez pohyblivých dílů
- Jednoduchá instalace solárního systému
- Minimální potřeba údržby, snadná elektronická regulace
- Vysoká spolehlivost zařízení
Nevýhody
- Nižší intenzita slunečního záření
- Krátká doba slunečního svitu
- Kolísání intenzity záření v průběhu roku
- Nižší účinnost přeměny světelné energie
- Vysoké investiční náklady
- Omezená životnost v poměru k ceně
- Potřeba záložního zdroje elektřiny
Fotovoltaické systémy
- Články se spojují v moduly a ta se pak skládají do polí
- Pole se instalují na střechy nebo fasády budov
- Životnost modulů je 20-30 let
Typy fotovoltaických systémů
- Jednoduchý systém: Připojení modulu přímo ke spotřebiči, omezená funkčnost při nedostatečném osvětlení
- Autonomní systém: Nezávislý na rozvodné síti, využívá akumulátory pro skladování energie
- Systém spojený se sítí: Dodává vyrobenou energii do veřejné sítě, funguje i v noci díky připojení k síti
Ekonomické aspekty
- Instalace je nákladná, ale výhodná pro odlehlé lokality nebo malou spotřebu energie
- Fotovoltaika není ekonomicky konkurenceschopná s rozvodnou sítí, ale nabízí alternativní řešení pro určité situace
- Cena fotočlánků klesá, což snižuje náklady na investici
Porovnání s jinými zdroji energie
- Fotovoltaika není zatížením životního prostředí zplodinami a hlukem
- Srovnání s jinými lokálními zdroji energie závisí na potřebě energie v průběhu roku