Princip

Podstatou fotovoltaického jevu ve fotovoltaických článcích je vznik volných elektronů a „děr“ osvětlením přechodu PN. Tímto způsobem se světelná energie přímo přeměňuje na elektrickou energii.

V důsledku fotovoltaického jevu fotony slunečního záření dopadnou na polovodičový přechod P-N a začnou z jeho krystalické mřížky vyrážet svou energií elektrony. Ty se stávají volnými částicemi a jsou příčinou elektrického proudu.

Fotovoltaický (solární) článek je v podstatě polovodičová dioda. Jeho základem je tenká křemíková destička s vodivostí typu P. Na ní se při výrobě vytvoří tenká vrstva polovodiče typu N, obě vrstvy jsou odděleny tzv. přechodem P-N.

Osvětlením článku vznikne v polovodiči vnitřní fotoelektrický jev a v polovodiči se z krystalové mřížky začnou uvolňovat záporné elektrony. Na přechodu P-N se vytvoří elektrické napětí, které dosahuje u křemíkových článků velikosti přibližně 0,5 V. Energie dopadajícího světla se v článku mění na elektrickou energii. Připojíme-li k článku pomocí vodičů spotřebič (například miniaturní elektromotorek), začnou se kladné a záporné náboje vyrovnávat a obvodem začne procházet elektrický proud. Je-li třeba větší napětí nebo proud, zapojují se jednotlivé články sériově či paralelně a sestavují se z nich fotovoltaické panely. Proud, který můžeme ze solárního článku odebírat, je úměrný velikosti ozařované plochy článku. Účinnost přeměny světelné energie na energii elektrickou závisí na struktuře materiálu a způsobu výroby článku. Teoreticky může dosahovat až 53 % a současný rekord z května 2016 je 34,5 % u čtyřvrstvého krystalického článku. Běžně dostupné články však mají účinnost nižší (u monokrystalických solárních článků je 16–22 %, u polykrystalických 14–19 % a tenkovrstvých 12–16 %).

Správnou konstrukcí a pospojováním jednotlivých článků vznikne fotovoltaický panel, představující základní stavební jednotku fotovoltaických systémů. Krystalický panel sestává obvykle z 60, 72 nebo 96 článků a napětí v bodě maximálního výkonu se u těchto panelů pohybuje kolem 30V, 36V nebo 54V. Fotovoltaické panely mají různé výkony, kdy nejpoužívanější jsou vzhledem k poměru cena/výkon panely o výkonu 250 – 280 Wp, avšak existují i panely o výkonu až 345 Wp. Výkonovou jednotkou panelů je Wattpeak (Wp) tzv. špičkový výkon.