Φωτοβολταϊκά...; Τι είναι αυτό ;

Πώς παράγουν ρεύμα τα φωτοβολταϊκά

     Σαν μια μικρή εισαγωγή μπορούμε να πούμε ότι φωτοβολταϊκά είναι εξειδικευμένες μπαταρίες. Όπως κάθε μπαταρία έχει κάποιο χημικό τρόπο που παράγει το ρεύμα της, έτσι και τα φωτοβολταϊκά έχουν τον τρόπο τους. Δεν είναι ο χημικός ο τρόπος εδώ αλλά το αποτέλεσμα φυσικών φαινομένων στον μικρόκοσμο των κυψελών που ανακάλυψε το 1839!!! ο Μπεκερέλ (Becquerel, Pv Solar cell).  Με λίγα λόγια τα φωτοβολταϊκό είναι ένας μετατροπέας της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική που βρίσκει πολλές εφαρμογές στη σύγχρονη εποχή.

    Εάν μεταφερθούμε στον μικρόκοσμο μιας φωτοβολταϊκής κυψέλης και πιο συγκεκριμένα στην τομή της, θα διακρύνουμε οτι είναι κατασκευασμένη από τρία στρώματα τα οποία είναι υπεύθυνα για το φιανόμενο. 

1ο στρ.) n-type  (τύπου-n) 

2ο στρ.) Ηλεκτρικό χάσμα

3ο στρ.) p-type (τύπου-p)

    Στο πρώτο (n-type) και στο τρίτο στρώμα (p-type) υπάρχει αρνητικό φορτίο δεσμευμένο στο πυρίτιο. Το δεύτερο στρώμα (ηλεκτρικό χάσμα) εμποδίζει την ελεύθερη ροή ηλεκτρονίων από το 1ο στρώμα στο τρίτο και αντίστροφα. Αυτή η μεταφορά θέλει μια υποβοήθηση από εξωτερικό αίτιο που στην προκειμένη περίπτωση είναι το φως (ήλιος).

    Το φως του ήλιου αποτελείται από υπέρυθρες-ορατές-και υπεριώδης ακτίνες. Όταν λοιπόν πέφτει πάνω σε μια φωτοβολταϊκή κυψέλη ή αντίστοιχα σε ένα πάνελ (συστοιχία Φ/Β κυψελών) άλλες συχνότητες ανακλούνται, άλλες το διαπερνούν και άλλες απορροφούνται. Οι τελευταίες είναι αυτές που παράγουν το ρεύμα (διαφορά δυναμικού) στις δύο επιφάνειες των κυψελών (πάνω και κάτω). Αυτές που απορροφούνται είναι που αλληλεπιδρούν με τα ηλεκτρόνια της p-τύπου πλάκας και τους δίνουν ενέργεια να ξεπεράσουν το ηλεκτρικό χάσμα και να βρεθούν στην n-τύπου πλάκα. Τα ηλεκτρόνια που φτάνουν στην πάνω πλάκα δεν μπορούν να ξαναγυρίσουν και παρουσιάζεται πλεόνασμα αρνητικού φορτίου. Θα υπάρξει θετικό φορτίο αντίστοιχα στην κάτω.

 

    Το πλεόνασμα αυτό μπορούμε να το εκμεταλευτούμε με διάφορους τρόπους π.χ. συνδέοντας τις δυο πλευρές της κυψέλης με έναν λαμπτήρα, και χρησιμοποιόντας ως θετικό πόλο την κάτω πλάκα και αρνητικό την πάνω. Η συμπεριφορά της κυψέλης δε θα έχει να ζηλέψει τίποτα από μια κοινή μπαταρία με την προϋπόθεση να δημιουργείται συνεχώς το φωτοβολταϊκό φαινόμενο, δηλαδή να "πέφτει" συνέχεια φως στην πάνω πλάκα της κυψέλης.

    Και αν σκεφτούμε πως ο χρόνος ζωής μιας οποιαδήποτε μπαταρίας είναι 2, 3, 5, 10 χρόνια το πολύ, τα φωτοβολταϊκά έχουν χρόνο ζωής πάνω από 25 χρόνια με τις περισσότερες εταιρίες κατασκευής τους να δίνουν εγγυήσεις 25 χρόνια για την 80% απόδοσής τους. Είναι τρέλα...!!!

    Και φορτιστής τους...  ο ήλιος...!!