Fotovoltaika je technický obor zabývající se procesem přímé přeměny světla na elektrickou energii. Název je odvozen od slova foto (světlo) a volt (jednotka elektrického napětí). Proces přeměny probíhá ve fotovoltaickém článku.
Princip výroby energie ve fotovoltaickém článku
Jedná se o aplikaci fotoelektrického jevu, při němž dopadem fotonů na polovodičový p-n přechod dochází k uvolňování a hromadění volných elektronů. Pokud je p-n přechod doplněn o dvě elektrody (anoda a katoda), můžeme již hovořit o fotovoltaickém článku, kterým může protékat elektrický proud. Je nutné si uvědomit, že fotovoltaika je dynamicky se rozvíjející odvětví na světě. V roce 1997 byl meziroční nárůst dodávek 38%. Průměrný roční nárůst od roku 1990 je 15%. Fotovoltaiku objevil Alexander Edmond Becquerel v roce 1839. V roce 1958 se poprvé použilo fotovoltaických článků pro výrobu energie v kosmických programech a od té doby se staly jejich nedílnou součástí.
V současné době jsou nejrozšířenější solární články vyrobené z krystalického křemíku ve formě monokrystalu (účinnost 14 až 17 %) nebo polykrystalu s účinností 12 až 15 %. Levnější články na bázi amorfního křemíku (účinnost 5 až 9 %) jsou na ústupu. V laboratořích byly již vyvinuty články s účinností až 28 %, nejlepší komerční výrobky mají účinnost 20 %.
Protože výkon článků závisí pochopitelně na okamžitém slunečním záření, udává se jejich výkon jako tzv. špičkový, tedy při dopadajícím záření s intenzitou 1 000 W/m2 při definovaném spektru.
Článek s účinností 17 % má při ploše 1 m2 špičkový (peak) výkon 170 Wp.
Typy fotovoltaických článků
Střídač
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 střídači (někdy také nazýván měnič, nebo investor). Toto je řídící centrum celého systému, které je schopno podávat informace o vyrobené energii a provozních stavech např. pomocí GSM, nebo internetu.
Střídač musí dodávat co nejvyšší výkon. To je zajištěno především odstraněním transformátoru s následným snížením tepelných ztrát a užitím zařízení pro sledování bodu max.výkonu (MPP), které změnou vstupního odporu zajišťuje optimální chod střídače. Střídače, dosahují max.účinnosti až 97%. Přifázování střídače (připojení energie z panelů do sítě) je plně automatizováno. Na dlouhou životnost střídačů má mimo jiné vliv i speciální konstrukční řešení – chlazení přirozenou cirkulací vzduchu bez použití ventilátoru. Záruka střídačů se pohybuje v rozmezí 5-20let.
Fotovoltaika v ČR
Dostupnost solární energie v České republice je samozřejmě 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. Shrneme-li dosud publikované informace, dojdeme k následujícím výsledkům: 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 hod.
Z hlediska praktického využití pak platí, že z jedné instalované kilowatty běžného systému (FV články z monokrystalického, popř. multikrystalického křemíku, běžná účinnost střídačů apod.) lze za rok získat v průměru 800 – 1100 kWh elektrické energie.
