Kio estas fotovotaiko?

La supra diagramo ilustras la funkciadon de baza fotovoltaeca ĉelo, ankaŭ nomita sunĉelo. Sunĉeloj estas faritaj el la samaj specoj de duonkonduktaĵoj, kiel ekzemple silicio, uzataj en la mikroelektronika industrio. Por sunaj ĉeloj, maldika duonkondukta oblato estas speciale traktita por formi elektran kampon, pozitivan unuflanke kaj negativan aliflanke. Kiam lumenergio frapas la sunĉelon, elektronoj estas frapitaj lozaj de la atomoj en la semikondukta materialo. Se elektraj konduktiloj estas fiksitaj al la pozitiva kaj negativa flankoj, formante elektran cirkviton, la elektronoj povas esti kaptitaj en formo de elektra kurento -- tio estas elektro. Tiu elektro tiam povas esti uzita por funkciigi ŝarĝon, kiel ekzemple lumo aŭ ilo.

Kelkaj sunĉeloj elektre ligitaj unu al la alia kaj muntitaj en subtenstrukturo aŭ kadro estas nomitaj fotovoltaeca modulo. Moduloj estas dizajnitaj por provizi elektron ĉe certa tensio, kiel ofta 12-volta sistemo. La fluo produktita estas rekte dependa de kiom da lumo trafas la modulon.

La plej oftaj PV-aparatoj de hodiaŭ uzas ununuran krucvojon, aŭ interfacon, por krei kampon ene de duonkonduktaĵo kiel ekzemple PV-ĉelo. En unu-krucvojo PV-ĉelo, nur fotonoj kies energio estas egala al aŭ pli granda ol la bendinterspaco de la ĉelmaterialo povas liberigi elektronon por elektra cirkvito. En aliaj vortoj, la fotovoltaeca respondo de unu-krucvojaj ĉeloj estas limigita al la parto de la suna spektro kies energio estas super la bendinterspaco de la absorba materialo, kaj malsupra-energiaj fotonoj ne estas uzitaj.

Unu maniero ĉirkaŭiri ĉi tiun limigon estas uzi du (aŭ pli) malsamajn ĉelojn, kun pli ol unu bendinterspaco kaj pli ol unu krucvojo, por generi tension. Tiuj estas referitaj kiel "multijunkciaj" ĉeloj (ankaŭ nomitaj "kaskado" aŭ "tandemaj" ĉeloj). Plurjunkciaj aparatoj povas atingi pli altan totalan konvertan efikecon ĉar ili povas konverti pli da la energia spektro de lumo al elektro.

Kiel montrite malsupre, plurjunkcia aparato estas stako de individuaj unu-kruciĝoĉeloj en descenda sinsekvo de bendinterspaco (Ekz.). La supra ĉelo kaptas la alt-energiajn fotonojn kaj pasas la reston de la fotonoj por esti sorbita de malsupra-grup-interspacaj ĉeloj.