Fotovoltický článok je často označovaný aj ako fotovoltaický, solárny, resp. slnečný. V slovenčine je správny výraz fotovoltický.
Za premenu svetelnej energie na elektrickú je zodpovedný už spomenutý fotoelektrický jav. Pri ňom dochádza k dopadu fotónov (elementárnych častíc svetla a iného elektromag. žiarenia) na polovodičový PN priechod, čo má za následok uvoľňovanie a hromadenie voľných elektrónov.
Ak PN priechod doplníte o dve elektródy (anódu a katódu), dostanete fotovoltický článok, z ktorého môžete odoberať jednosmerný prúd. Dopadom svetla na takýto článok teda dochádza k priamej premene svetelnej energie na elektrickú.
Fotovoltický článok má sám osebe nízke napätie i výkon, preto sa články zoskupujú do väčších celkov a vytvárajú tzv. fotovoltické moduly (panely). Spojením viacerých panelov vznikajú panelové reťazce (stringy) s požadovaným výstupným elektrickým výkonom a napätím. Spojením reťazcov a striedač/menič vznikne fotovoltický systém.
Najčastejším materiálom na výrobu fotovoltických panelov je v súčasnosti kremík. Aby výrobcovia dosiahli odolnosť panelov voči poveternostným vplyvom a dlhú životnosť v rozmedzí 20 – 30 rokov, ukladajú ich do hermeticky uzavretých obalov. Z vrchnej strany ich tvorí tvrdené sklo, ktoré zabezpečí dostatočnú priepustnosť svetla.
V praxi sa môžete stretnúť s tromi typmi fotovoltických panelov:
Monokryštalické – majú najvyššiu celkovú účinnosť (vyše 20 %), zároveň však aj najvyššiu cenu. Oproti polykryštalickým majú o niečo nižší výkon pri slabšom slnečnom žiarení. V praxi to však nie je problém vykompenzovať inštaláciou väčších a výkonnejších panelov. Monokryštalické panely sú v súčasnosti najpopulárnejšie práve pre svoju vysokú účinnosť.
Polykryštalické – ich články sa vyrábajú z kremíka tvoreného niekoľkými kryštálmi. Oproti monokryštalickým sú jednoduchšie na výrobu, a teda aj lacnejšie. Na rozdiel od nich dosahujú o niečo vyšší výkon pri slabšom slnečnom svetle, no daňou za to je nižšia celková účinnosť. Aj to je dôvod, prečo sa používajú čoraz menej.
Amorfné – dosahujú ešte nižšiu celkovú účinnosť než polykryštalické fotovoltické články (8 – 14 %). Ich hlavnou výhodou je nízka cena a hmotnosť. Vzhľadom na nízku účinnosť však potrebujete veľkú plochu strechy, aby ste s nimi dosiahli potrebný výkon. Rovnako ako polykryštalické články sa teda používajú čoraz menej.
Polykryštalický fotovoltický panel s rozmermi 1 690 × 990 mm dodá pri intenzite slnečného žiarenia 1 000 W/m2 približne 250 Wp výkonu (wattpeak, t. j. jednotka max. špičkového výkonu panelu). Na výrobu 1 000 Wp elektriny budete teda potrebovať panely s plochou cca 6 – 8 m2. Takýmito panelmi na danej ploche môžete pokryť cca tretinu ročnej spotreby elektriny priemernej domácnosti.
Fotovoltické panely môžete využiť dvomi spôsobmi. Prvým je autonómne, resp. ostrovné využitie bez prepojenia s rozvodnou sieťou (nazýva sa off-grid). V týchto aplikáciách je slnečná energia hlavným zdrojom elektriny napríklad pre osamotené budovy (chaty, záhradné domčeky), ale aj pre meteorologické a iné meracie stanice alebo jednotlivé spotrebiče.
Pri on-grid systémoch je objekt napojený na rozvodnú sieť, pričom môže byť napájaný z fotovoltiky a v prípade nedostatku slnečného žiarenia alebo vybitia batérií aj z rozvodnej siete.
Tak ako pri off-grid systémoch, aj v tomto prípade musíte využiť na získanie 230 V, resp. trojfázových 400 V vhodný striedač. Musíte však zabrániť pretekaniu vyrobenej elektriny do rozvodnej siete. Po dohode s distribútorom elektriny a po inštalácii vhodných komponentov môžete prebytočnú energiu z fotovoltiky aj predávať do rozvodnej siete.
Hoci boli základy fotovoltiky položené pred takmer 200 rokmi, až v súčasnosti sa vďaka poklesu cien stala táto technológia dostupnou na nasadenie v domácnostiach. Počiatočná investícia do nej stále nie je zanedbateľná, nízke ceny však skrátili dĺžku jej návratnosti o niekoľko rokov. Tú môžete ešte urýchliť využitím dotácií z programu Zelená domácnostiam. Výsledkom pre vás bude nielen dobrý pocit, že ste prispeli k udržateľnému životnému prostrediu, ale aj zníženie závislosti od drahej elektriny a odolnosť voči výkyvom jej cien.