Kaj je fotovotaika?

Zgornji diagram prikazuje delovanje osnovne fotovoltaične celice, imenovane tudi sončna celica. Sončne celice so izdelane iz istih vrst polprevodniških materialov, kot je silicij, ki se uporabljajo v mikroelektronski industriji. Za sončne celice je tanka polprevodniška rezina posebej obdelana, da tvori električno polje, pozitivno na eni in negativno na drugi strani. Ko svetlobna energija zadene sončno celico, se elektroni zrahljajo iz atomov v polprevodniškem materialu. Če so električni vodniki pritrjeni na pozitivno in negativno stran, ki tvorijo električni tokokrog, se lahko elektroni ujamejo v obliki električnega toka - to je elektrike. Ta električna energija se nato lahko uporabi za napajanje bremena, kot je luč ali orodje.

Število sončnih celic, ki so med seboj električno povezane in vgrajene v nosilno strukturo ali okvir, se imenuje fotovoltaični modul. Moduli so zasnovani za oskrbo z električno energijo pri določeni napetosti, kot je običajni 12-voltni sistem. Proizvedeni tok je neposredno odvisen od tega, koliko svetlobe pade na modul.

Današnje najpogostejše fotonapetostne naprave uporabljajo en sam spoj ali vmesnik za ustvarjanje električnega polja v polprevodniku, kot je fotonapetostna celica. V fotonapetostni celici z enim stikom lahko samo fotoni, katerih energija je enaka ali večja od razmaka materiala celice, sprostijo elektron za električni krog. Z drugimi besedami, fotonapetostni odziv celic z enim stikom je omejen na del sončnega spektra, katerega energija je nad presledkom pasu absorbirajočega materiala, fotoni z nižjo energijo pa se ne uporabljajo.

Eden od načinov, kako se izogniti tej omejitvi, je uporaba dveh (ali več) različnih celic z več kot eno vrzeljo v pasovih in več kot enim stičiščem za ustvarjanje napetosti. Te se imenujejo "multijunction" celice (imenovane tudi "kaskadne" ali "tandemske" celice). Naprave z več stiki lahko dosežejo večjo skupno učinkovitost pretvorbe, ker lahko pretvorijo več energijskega spektra svetlobe v elektriko.

Kot je prikazano spodaj, je multijunkcijska naprava kup posameznih celic z enojnim spojem v padajočem vrstnem redu pasovne vrzeli (npr.). Zgornja celica zajame visokoenergijske fotone in posreduje preostale fotone naprej, da jih absorbirajo celice z nižjo pasovno vrzeljo.