W ostatnim artykule poruszyłem temat budowy ogniwa fotowoltaicznego. Opisałem w nim każdy element budowy ogniwa. Ta wiedza pomoże nam
w zrozumieniu działania ogniwa fotowoltaicznego, jeżeli nie widzieliście tego artykułu wejdźcie w Budowa ogniwa fotowoltaicznego. Sama wiadomość jak zbudowane jest ogniwo nie wystarczy do zrozumienia jak działa ogniwo. Potrzebna jest jeszcze znajomość efektu fotowoltaicznego, który opisałem w artykule Efekt fotowoltaiczny początek ery fotowoltaiki. Po przeczytaniu tych dwóch artykułów możemy z czystym sumieniem podejść do tajemnica działania ogniwa fotowoltaicznego.

Złącze P-N

Wytłumaczenie jak działa ogniwo fotowoltaiczne może być proste lub bardziej skomplikowane. Do prostego wyjaśnienia tej tajemnicy służy ogólna definicja która brzmi miej więcej tak: Padające na ogniwo fotowoltaiczne światło słoneczne powoduje zaistnienie efektu fotowoltaicznego na skutek, którego wyprodukowany został prąd elektryczny. Taka definicja jest zrozumiała i prosta ale niczego nie wyjaśnia. Dlatego dla bardziej ciekawskich osób istnieje jednak obszerniejsze wyjaśnienie działania ogniwa fotowoltaicznego.

Aby wyjaśnić działanie ogniwa w nieco dokładniejszy sposób należy zapoznać się ze złączem P-N, o którym wspominałem w artykule o Budowie ogniwa fotowoltaicznego. Dla przypomnienia krótko opisze złącze P-N. Zbudowane jest z dwóch typów półprzewodnika: typ N i typ P. Półprzewodnik typu N posiada ładunki ujemne natomiast półprzewodnik typu P ładunki dodatnie (tzw. dziury).

źródło: wikipedia

W stanie równowagi kiedy na złącze nie oddziałuje żadna energia elektryczna bądź słoneczna to półprzewodnik ze złączem P-N zachowuje jak to przedstawia powyższy rysunek. W warstwie zaporowej pozostały same jony a elektrony połączyły się z dziurami. Ogólnie rzecz biorąc
w półprzewodniku nic się nie dzieje. Jednak po dostarczeniu energii do złącza zaczyna się niesamowity proces. Objaśnienie jak zachowuje się złącze łączy się z zasadą działania ogniwa fotowoltaicznego.

Zasada działania

W naszym przypadku oświetlenie złącza spowoduje przetransportowanie fotonów i przekazanie ich energii elektronom. A wtedy wkracza efekt fotowoltaiczny i elektrony przechodzą do warstwy przewodnictwa.
A w konsekwencji elektrony uwalniają się i przeskakują na kolejne jony.
W ten sposób przekazują energię na kolejne elektrony i proces się powtarza. Zwiększając natężenia światła zwiększamy ilość dostarczonej energii a co za tym idzie zwiększa się ilość elektronów. Kontakty zbierają elektrony i transportują je do przewodów. Tak właśnie wygląda bardziej szczegółowa zasada działania ogniwa fotowoltaicznego.

Mam nadzieje, że w stosunkowo prosty sposób przedstawiłem zasadę działania ogniwa fotowoltaicznego. W kolejnym artykule przedstawię podstawowe parametry ogniwa fotowoltaicznego takie jak napięcie obwodu otwartego, prąd zwarcia, sprawność i wiele innych.