Šta je fotovotaika?

Gornji dijagram ilustruje rad osnovne fotonaponske ćelije, koja se naziva i solarna ćelija. Solarne ćelije su napravljene od istih vrsta poluvodičkih materijala, kao što je silicijum, koji se koriste u mikroelektronskoj industriji. Za solarne ćelije, tanka poluvodička pločica je posebno obrađena da formira električno polje, pozitivno s jedne i negativno s druge strane. Kada svjetlosna energija udari u solarnu ćeliju, elektroni se odvajaju od atoma u poluvodičkom materijalu. Ako su električni provodnici pričvršćeni na pozitivnu i negativnu stranu, formirajući električni krug, elektroni mogu biti zarobljeni u obliku električne struje - to jest električne energije. Ova električna energija se zatim može koristiti za napajanje tereta, poput svjetla ili alata.

Nekoliko solarnih ćelija međusobno električnih spojeva i montiranih u noseću strukturu ili okvir naziva se fotonaponski modul. Moduli su dizajnirani za napajanje električnom energijom na određenom naponu, kao što je uobičajeni sistem od 12 volti. Proizvedena struja direktno zavisi od toga koliko svetlosti pada na modul.

Današnji najčešći PV uređaji koriste jedan spoj ili sučelje za stvaranje električnog polja unutar poluvodiča kao što je fotonaponska ćelija. U fotonaponskoj ćeliji sa jednim spojem, samo fotoni čija je energija jednaka ili veća od pojasnog razmaka materijala ćelije mogu osloboditi elektron za električni krug. Drugim riječima, fotonaponski odgovor ćelija sa jednim spojem ograničen je na dio sunčevog spektra čija je energija iznad pojasnog pojasa materijala koji apsorbira, a fotoni niže energije se ne koriste.

Jedan od načina da se zaobiđe ovo ograničenje je korištenje dvije (ili više) različitih ćelija, s više od jednog pojasa i više od jednog spoja, za generiranje napona. One se nazivaju "multijunction" ćelije (takođe nazvane "kaskadne" ili "tandemske" ćelije). Uređaji sa više spojeva mogu postići veću ukupnu efikasnost konverzije jer mogu pretvoriti veći dio energetskog spektra svjetlosti u električnu energiju.

Kao što je prikazano u nastavku, uređaj sa više spojeva je snop pojedinačnih ćelija sa jednim spojem u opadajućem redosledu zazora (npr.). Gornja ćelija hvata fotone visoke energije i prosljeđuje ostatak fotona dalje kako bi ih apsorbirale ćelije nižeg pojasa.