Fotovoltaika

Fotovoltaický jev

Fotovoltaický jev byl objeven, již v roce 1839 francouzským fyzikem Alexandre Edmond Becquerelem a spočívá v přeměně slunečního záření na elektrickou energii – fotovoltaika. Tento jev se odehrává ve FV článcích, kde vzájemným působením dopadajícího slunečního záření a hmoty dochází k pohlcování fotonů a uvolňování elektronů. V polovodiči dále vznikají volné elektrické náboje, elektron-díra, které jsou následně jako elektrická energie odváděny ze solárního článku přes regulátor dobíjení do akumulátoru, ke spotřebiči nebo do rozvodné sítě. Fotovoltaický článek První fotovoltaický článek s účinností 1% oproti dnešním 16% byl vyroben v roce 1883. Je to plošná polovodičová součástka, přeměňující sluneční energii na elektřinu. Jako polovodič je zpravidla používán křemík. Na rozdíl od fotočlánků může dodávat elektrický proud. V 50. letech především sloužili v kosmonautice, kde bylo a je díky solárním panelům možné zásobovat kosmické stanice, satelity a konečně i samotné raketoplány elektrickou energií.

Fotovoltaické panely

Fotovoltaické články jsou seskupené do fotovoltaických panelů různých velikostí a výkonů, a ty jsou základem fotovoltaického systému. Nejvíce rozšířené fotovoltaické panely v současné době jsou křemíkové. Různým zpracováním křemíku lze vyrobit monokrystalické, polykrystalické a amorfní fotovoltaické články. Monokrystalická buňka má tvar černého osmiúhelníku a polykrystalická buňka je zbarvena modře ve tvaru čtverce. V praxi se používají převážně monokrystalické panely. Monokrystalické buňky mají větší účinnost než polykrystalické, ale využití plochy modulu není vzhledem k tvaru tak dokonalé - v konečném výsledku jsou oba typy modulů výkonově obdobné. Účinnost polykrystalických modulů je 12-14%. Účinnost monokrystalických modulů se pohybuje od 12-16%. Cena a životnost jsou stejné. Ve fotovoltaických panelech je vyroben stejnosměrný proud, který je potřeba přeměnit pro dodávku do distribuční sítě na proud střídavý, předepsaných parametrů (230V / 400V, 50Hz) v měniči, který je řídícím centrem celého systému a je schopen podávat informace o vyrobené energii a provozních stavech. Fotovoltaický panel je schopen vyrábět elektrickou energii i bez přímého osvícení na základě difúzního záření, které je v ČR převládající.

Fotovoltaika v ČR

Solární energie v České republice je ovlivněna mnoha faktory. Patří mezi ně především zeměpisná šířka, roční doba, oblačnost a lokální podmínky, sklon plochy na níž sluneční záření dopadá a další. Zajímavým faktem nicméně zůstává, že se údaje o slunečním záření v ČR z jednotlivých zdrojů v mnohém liší. V České republice dopadne na 1m2 vodorovné plochy zhruba 950 – 1340 kWh energie roční množství slunečních hodin se pohybuje v rozmezí 1331 – 1844 hod (ČHMÚ), odborná literatura uvádí jako průměrné rozmezí 1600 – 2100 hodin. Z hlediska praktického využití pak platí, že z jedné instalované kilowaty běžného systému (FV články z monokrystalického, popř. multikrystalického křemíku, běžná účinnost měničů apod.) lze za rok získat v průměru 800 – 1100 kWh elektrické energie.