Fotovoltika

Kde to všetko začalo? …. Vývoj fotovoltických systémov

Vývoj fotovoltických systémov má svoju históriu… Od počiatkov až po dnešnú podobu fotovoltických článkov bolo vytvorených množstvo rôznych typov a konštrukcií z rôznych materiálov. Pre lepšiu prehľadnosť sa v tomto článku pozrieme na stručný prehľad vývoja fotovoltických systémov.

Francúzsky fyzik A.E. Becquerel už v roku 1839 pri svojich experimentoch s kovovými elektródami, ktoré ponoril do elektrolytu a zistil, že keď ich osvetli, začne nimi prechádzať slabý elektrický prúd.

Prvý funkčný fotovoltický článok bol však vytvorený až v roku 1883 CH. Frittsem. Jeho prvé články (selén potiahnutý tenkou vrstvou zlata) mali plochu 30m², však len 1% účinnosť.

Konštrukciu solárneho článku si nechal patentovať R. Ohl až v roku 1946.

Podoba solárnych článkov, tak ako ich dnes poznáme sa pripisuje Bell Laboratories v roku 1954. V rámci realizácie experimentov s kremíkom obohateným o iný prvok, bola zistená vysoká citlivosť na osvetlenie, to malo za následok vznik fotovoltického článku s účinnosťou cca 6%. 

Fotovoltické články sa najskôr začali využívať ako zdroje energie na umelých družiciach.

Až keď v 70. rokoch klesla ich cena začali sa používať aj a Zemi na napájanie navigačných svetiel alebo rôznych zabezpečovacích zariadení v miestach bez elektrickej siete.

Vývoj fotovoltických systémov sa v odbornej literatúre zvykne rozdeľovať do etáp:

Generácia doštičiek z monokryštalického kremíka

Je v nich vytvorený veľkoplošný p-n prechod.

Výhodu tejto generácie predstavuje účinnosť a dlhodobá stabilita výkonu, takže aj v dnešnej dobe môžeme hovoriť o najpoužívanejšom type fotovoltických  článkov, predovšetkým pre veľké inštalácie.

Nevýhodu predstavujú vysoká spotreba drahého čistého kremíka a finančne náročná výroba.

Vývoj tenkých fotovoltických článkov kremíka

Výroba tenkých článkov polykryštalického, mikrokryštalického či amorfného kremíka predstavuje snahu zľaviť výrobné náklady znížením množstva používaného kremíka, čím sa však znižuje účinnosť a stabilita.

V rámci tejto generácie sa začínajú hľadať a používať aj iné druhy materiálov.

Tenké vrstvy sú výhodou pri inštaláciách, v ktorých je potrebná ohybnosť a pružnosť, napr. fotovoltické fólie, ktoré fungujú ako nepriepustné fólie a zároveň vyrábajú elektrinu.    

„Pokus o revolúciu“

Príkladom tejto revolúcie je vývoj viacvrstvovej štruktúry fotovoltických článkov tzv. tandemy a trojvrstvové články, z ktorých každá subštruktúra absorbuje určitú časť spektra a maximalizuje sa tak energetická využiteľnosť fotónov.

Výsledné napätie je potom dané súčtom článkov.

Prioritou pre správne fungovanie viacvrstvových článkov je, aby každý z článkov vytváral rovnaký prúd. Ak tomu tak nie je, horší z článkov obmedzuje dosiahnuteľnú účinnosť.

Ako môžeme vidieť, aj takéto relatívne mladé technologické odvetvie má už za sebou bohatý a zároveň pomerne rýchly vývoj, ktorý však stále pokračuje a rozširuje možnosti využitia fotovoltických systémov.

Pokiaľ máte záujem o viac informácií prečítajte si ďalšie články z nášho blogu a možnosti využitia aj u vás doma na našich stránkach.

Použitá literatúra a zdroje:
MURTINGER, Karel, BERANOVKSÝ, Jiří, TOMEŠ, Milan. Fotovoltika  : elektřina ze Slunce. 2. vyd. Praha : Eko WATT, 2007. 112 s. 21. století. ISBN 978-80-7366-100-7.
https://www.balupa.sk/blog/fotovoltika-historia/
https://oze.tzb-info.cz/fotovoltika/11652-strucna-historie-fotovoltiky
https://publi.cz/books/91/03.html