O fotowoltaice napisano już bardzo dużo, a nadal trudno o określenie, że wie się już wszystko! Kto z Was wiedział dla przykładu czym jest efekt fotowoltaiczny? Już w wyobraźni potwierdzamy, że nie będzie widocznego „lasu rąk”. Otóż, to dzięki efektowi fotowoltaicznemu możemy cieszyć się darmową energią pochodzącą ze słońca.

Co ciekawe bez znajomości efektu fotowoltaicznego trudno mówić o zrozumieniu działania paneli fotowoltaicznych. Na czym polega więc efekt fotowoltaiczny? Na generowaniu nośniku ładunku w półprzewodniku, a wszystko to pod wpływem docierających promieni słonecznych. To zjawisko fotowoltaiczne typu wewnętrznego dlatego, że odbywa się wewnątrz struktury materiału, a nie poza nią.

Na panele działają promienie słoneczne, elektrony, które znajdują się w krysztale krzemu zostają one „wybudzone”, by następnie zostać „wybite” i przejść na wyższy poziom energetyczny. Przemieszczanie się pomiędzy elektrodami powoduje różnice w potencjale, a to z kolei wytwarza prąd stały.

Krzem znajdujący się w panelach jest półprzewodniem, czyli jego przewodność elektryczna jest zmienna i zależna od takich czynników jak ogrzewanie i oświetlenie. Światło słoneczne, które pada na krzem, a właściwie kryształ krzemu to strumień cząsteczek elementarnych, tzw. fotonów, które również przenoszą ładunek energii. Krótko więc podsumowując proces oświetlania to tak naprawdę atakowanie elektronów przez fotony. Wtedy też elektrony zaczynają się poruszać w kierunku przeciwnym do powstałych dziur elektronowych i tak powstaje prąd elektryczny.

Zasada działania ogniw fotowoltaicznych oparta jest na złączu p-n, to umieszczone obok siebie półprzewodniki. Naświetlając złącze pojawia się zjawisko dyfuzji dziur i elektronów pomiędzy sobą, a to z kolei oznacza różnicę potencjału, która daje napięcie otwartego obwodu. Ten schemat oddziaływania fotonów na złącze p-n powoduje powstawanie napięcia, a to z kolei generuje przepływ prądu przy podłączonym obciążeniu, to zjawisko nazywa się konwersją fotowoltaiczną. By móc korzystać z tak wytworzonego prądu konieczny jest falownik, który odpowiada za przekształcenie prądu stałego na zmienny, to właśnie prąd zmienny zasila energię w domu.

Problemem efektu fotowoltaicznego jest to, że panele poddawane są cały czas zmiennym temperaturom i warunkom atmosferycznym. Panele fotowoltaiczne instalowane są najczęściej na dachu, więc cały czas oddziałuje na nie wysoka temperatura, a tym samym się nagrzewają. Aby zminimalizować ten efekt stosuje się różnego rodzaju powłoki antyrefleksyjne, które zabezpieczają ogniwa. Jednak podsumowując efekt fotowoltaiczny to podstawa działania wszystkich ogniw.