Što je fotovotaika?

Gornji dijagram ilustrira rad osnovne fotonaponske ćelije, koja se naziva i solarna ćelija. Solarne ćelije izrađene su od istih vrsta poluvodičkih materijala, kao što je silicij, koji se koriste u industriji mikroelektronike. Za solarne ćelije, tanka poluvodička pločica je posebno obrađena da formira električno polje, pozitivno s jedne strane i negativno s druge strane. Kada svjetlosna energija udari u solarnu ćeliju, elektroni se izbace iz atoma u poluvodičkom materijalu. Ako su električni vodiči spojeni na pozitivnu i negativnu stranu, tvoreći električni krug, elektroni se mogu uhvatiti u obliku električne struje -- to jest, elektriciteta. Ta se električna energija zatim može koristiti za napajanje tereta, poput svjetla ili alata.

Nekoliko solarnih ćelija međusobno električno povezanih i montiranih u potpornu strukturu ili okvir naziva se fotonaponski modul. Moduli su dizajnirani za opskrbu električnom energijom na određenom naponu, kao što je uobičajeni sustav od 12 volti. Proizvedena struja izravno ovisi o tome koliko svjetlosti pada na modul.

Današnji najčešći PV uređaji koriste jedan spoj ili sučelje za stvaranje električnog polja unutar poluvodiča kao što je PV ćelija. U fotonaponskoj ćeliji s jednim spojem samo fotoni čija je energija jednaka ili veća od zabranjenog pojasa materijala ćelije mogu osloboditi elektron za električni krug. Drugim riječima, fotonaponski odgovor ćelija s jednim spojem ograničen je na dio sunčevog spektra čija je energija iznad zabranjenog pojasa apsorbirajućeg materijala, a fotoni niže energije se ne koriste.

Jedan od načina da se zaobiđe ovo ograničenje je korištenje dviju (ili više) različitih ćelija, s više od jednog razmaka pojasa i više od jednog spoja, za generiranje napona. One se nazivaju "multijunction" stanice (također se nazivaju "kaskadne" ili "tandemske" stanice). Višespojni uređaji mogu postići veću ukupnu učinkovitost pretvorbe jer mogu pretvoriti veći dio energetskog spektra svjetlosti u električnu energiju.

Kao što je dolje prikazano, uređaj s više spojeva je hrpa pojedinačnih ćelija s jednim spojem u silaznom redoslijedu zabranjenog pojasa (npr.). Gornja ćelija hvata visokoenergetske fotone i prosljeđuje ostatak fotona dalje da ih apsorbiraju stanice s nižim razmakom.