Klaudia Orlovská 2.H

Fotovoltický článok alebo solárny článok alebo slnečný článok je veľkoplošná polovodičová súčiastka (s podobnou vnútornou štruktúrou ako fotodióda), ktoré priamo konvertuje(mení) svetelnú energiu na energiu elektrickú pomocou fotoelektrického javu.

Oblasť technológie a výskumu týkajúca sa aplikácie fotovoltických článkov sa nazýva fotovoltika.

Fovoltický článok

Fotovoltické polia generujú formu obnoviteľnej elektriny, užitočnej najmä v situáciách, kde je nemožné získavať elektrickú energiu zo siete, vo vzdialených elektrických sieťach, v satelitoch na obežnej dráhe a vo vesmírnych sondách, v rádiotelefónoch a v aplikáciach vodných čerpadiel.

Fotovoltika sa napriek tomu stále viac rozmáha aj v klasických elektrizačných sústavách. Pre dosiahnutie vyššieho napätia sa zapája do batérie ako aj iné zdroje energie.

Princíp výroby energie vo fotovoltickom článku

Jedná sa o aplikáciu fotoelektrického javu, pri ktorom dopadom fotónov na polovodičový p-n prechod dochádza k uvoľňovaniu a hromadeniu voľných elektrónov. Ak je p-n prechod doplnený o dve elektródy (anóda a katóda), môžeme už hovoriť o fotovoltickom článku, ktorým môže pretekať elektrický prúd. Je nutné si uvedomiť, že fotovoltika je dynamicky sa rozvýjajúce odvetvie na svete.

V roku 1997 bol medziročný nárast dodávok 38%. Priemerný ročný nárast od roku 1990 je 15%. Fotovoltiku objavil Alexander Edmond Be cquerel v roku 1839. V roku 1958 sa prvý krát použili fotovoltaické články pre výrobu energie v kozmických programoch a od tej doby sa stali ich neodmysliteľnou súčasťou.

Fotovoltické panely

Fotovoltické články, ktoré sú zoskupené do fotovolaických panelov rôznych veľkostí a výkonu sú základom fotovoltického systému. Najrozšírenejšie fotovoltické panely sú v súčastnej dobe kremíkové. Rôznym spracovaním kremíku sa dajú vyrobiť monokryštalické, polykryštalické,amorfné fotovoltické články.Monokryštalická bunka má tvar čierneho osemuholníka a polykryštalická bunka je sfarbená modro a má tvar štvorca. V praxi sa používajú prevažne monokryštalické bunky.

Monokryštalické bunky majú väčšiu účinnosť než polykryštalické, ale využitie plochy modulu nie je vzhľadom k tvaru tak dokonalé – v konečnom dôsledku sú oba typy výkonovo obdobné. Účinnosť polykryštalických modulov je 12 –14 %. Účinnosť monokryštalických modulov je 12 – 16 %. Cena a životnosť sú rovnaké.

Fotovoltický panel je schopný vyrábať elektrickú energiu aj bez priameho osvetlenia na základe difúznefo zariadenia, ktoré je v SR prevládajúce.

Materiály použité na výrobu

Krémik (Si):Je to najdlhšie používaný a tiež najrozšírenejší materiál na výrobu fotovoltických článkov. Narozdiel od iných materiálov sa netreba obávať jeho vyčerpania pretože sa nachádza takmer všade. Je to štvrtá najpoužívanejšia surovina na svete, na výrobu solárnych panelov sa však využíva približne iba 1 % z tohto množstva. Používa sa v niekoľkých podobách.

Monokryštaliský kremík

Bol prvý materiál ktorý sa začal využívať v praxi. Jeho účinnosť premeny sa zo začiatku pohybovala okolo 6 %.Od roku 1975 až do roku 1980 sa túto hodnotu podarilo posunúť len o pár percent a hodnota 17 % bola považovaná za neprekonateľnú.V osemdesiatych rokoch sa stav výrazne zmenil a výsledkom bola účinnosť 35,2 % dosiahnutá v roku 1992. Dnes sa v bežnej výrobe dosahuje účinnosť 13-17 %. Monokryštalický kremík je však stále príliš drahým materiálom a tak sa výskumníci orientujú na výrobu materiálu s nižšou čistotou. Dosiahla by sa tým menšia energetická náročnosť výroby a teda aj výrazné zníženie ceny. Monokryštál sa používa tam, kde nie je možné aby mali panely príliš veľké rozmery, v kozmických aplikáciách alebo aj v prípadoch kedy budúceho majiteľa neodrádza značne vyššia cena.

Výroba monokryštalického kremíku

Solárne články sú vyrobené z kremíkového kmeňového reziva, polykryštalickej štruktúry, ktoré má atómovú štruktúru monokryštálu. Zvyčajne používanou metódou na výrobu kmeňového reziva je Czochralskeho metóda. Pri tomto procese je do kremíkovej zliatiny vložený zárodočný kryštál veľmi čistého kremíka. Tento kryštál sa pritom otáča a vyťahuje podľa vopred presne definovaného programu; teplota taveniny je tiež veľmi pozorne sledovaná a riadená. Celý proces sa uskutočňuje v nádobách z veľmi čistého kremeňa v inertnej atmosfére argónu. Na zárodočnom kryštáli sa potom vylučujú ďalšie vrstvy mimoriadne čistého kremíka, takže výsledný produkt môže mať až 400 mm v priemere a dĺžku do 2 m.

Zdroje

http://www.sosst.sk/new/fotovoltika.htm

http://sk.wikipedia.org/wiki/Fotovoltick%C3%BD_%C4%8Dl%C3%A1nok

http://www.solarlab.mtf.stuba.sk/fotovoltika.html