Fotovoltaický článek

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Solární článek vyrobený z monokrystalického křemíkového plátku
Solární článek vyrobený z monokrystalického křemíkového plátku

Fotovoltaický článek je velkoplošná polovodičová součástka schopná přeměňovat světlo na elektrickou energii. Využívá při tom fotovoltaický jev. Narozdíl od fotočlánků může dodávat elektrický proud.

Obsah

[editovat] Historie

Fotovoltaický jev byl objeven již v roce 1839 francouzským fyzikem Becquerelem. První fotovoltaický článek byl vyroben v roce 1954 v Bellových laboratořích. Od této doby se vědci stále snaží zdokonalit vlastnosti fotovoltaických článků, především zvýšit jejich účinnost.

[editovat] Výroba solárních článků

Různé řezy a druhy solárních článků.
Různé řezy a druhy solárních článků.

Solární články se vyrábějí z křemenného písku, který je nejprve zbaven nečistot a poté zpracován na monokrystal křemíku. Křemíkový krystal je ponořen do horkého, tekutého křemíku. Tekutý křemík se spojí s ponořeným křemíkovým krystalem, zatímco je tento pomalu vytahován z pánve. Takto vznikají křemíkové tyče s délkou přes 1 metr a průměrem cca. 12 cm. U polykrystalických článků je horký křemík odléván do formy a pozvolna ochlazován. Také u této metody vznikají křemíkové tyče.

Nyní jsou tyto tyče, které vznikají při obou metodách, řezány na tenoučké plátky (<0,5 mm). Každý plátek je leptáním a broušením vyhlazován. Poté je jedna strana plátku obohacena malým množstvím pětimocného chemického prvku - vznikne polovodič typu N (prvek P, As), zatímco druhá strana je obohacena prvkem trojmocným - vznikne polovodič typu P (převážně B). Toto obohacení se nazývá dotace (řízené zavádění příměsí).

Zadní strana článku se pak potáhne velmi tenkou vrstvou hliníku, která slouží jako kladný pól. Přední strana je potažena stříbrem, ovšem nikoliv plošně, nýbrž kovová vrstva představuje jen úzké vodivé dráhy, aby mohlo světlo dále dopadat na křemík.

Dosažené napětí na jednom článku je v rozmezí 0,6-0,7 V a proto se články zapojují sériově popř. sério-paralelně pomocí vodivých pásků. V případě sériového zapojení je vodivý pásek připájen k přední straně jednoho článku (kladný pól) a zároveň k zadní straně (záporný pól) druhého článku.

[editovat] Účinnost

Účinnost fotovoltaických článků v závislosti na typu substrátu:

  • 4 - 8 % při použití amorfního křemíku
  • 10 - 14 % při použití polykrystalického křemíku
  • 13 - 17 % při použití monokrystalického křemíku pro běžné nasazení
  • 34 % u nejkvalitnějších monokrystalických článků pro kosmické účely

[editovat] Využití

Fotovoltaické články se používají například:

[editovat] Fotovoltaické články bez křemíku

Vzhledem k možnému masovému využití fotovoltaických článků, jejichž výrobní cena by byla podstatně nižší než v současnosti, probíhá také výzkum fotovoltaických článků pracující s jinými fotocitlivými materiály než je křemík. Jednou z možností jsou vodivé polymery; např. v listopadu 2005 se podařilo výzkumné skupině na University of California v Los Angeles dosáhnout zatím maximální účinnosti 4,4%.

[editovat] Viz také

[editovat] Externí odkazy

Informační servery o fotovoltaice

Čeští výrobci