Fotovoltaik: Nasıl çalışır?

Güneş ışığının güneş pilleri aracılığıyla doğrudan elektrik enerjisine dönüştürülmesine Fotovoltaik denir. Dönüşüm, ışık ışınları vasıtasıyla katı bir cisim içindeki pozitif ve negatif yüklerin serbest bırakılmasını tanımlayan fotoelektrik etkiye dayanmaktadır.

Dünya çapında üretilen güneş pillerinin çoğu yarı iletken silisyumdan oluşmaktadır. Farklı yüklere sahip iki silikon katman, bir güneş pilinin temel unsurudur. İki tabaka arasında bir sınır tabaka oluşturulur. Serbest bırakılan yükler, güneş ışınları vasıtasıyla sınır tabakasından geçebilir. Oluşturulan elektrik gücü, güneş pilinin ön ve arka tarafına bağlanan pimler aracılığıyla kullanılabilir. Tam temas yüzeyi genellikle güneş pilinin arka tarafındadır. Işığı doğrudan yüzeye yönlendirmek için genellikle ön tarafta ince bir ızgara bulunur.

Genel olarak güneş pilleri 10 x 10 cm boyutlarındadır, son zamanlarda 15 x 15 cm boyutları daha cazip hale gelmiştir. Güneş hücresini korumak ve yansımayı azaltmak için hücre yüzeyi şeffaf bir yansıma önleyici tabaka ile kaplanır.

Güneş pili tarafından sağlanan voltaj yarı iletkene bağlıdır, örneğin silikon 0,5 V üretir. Voltaj güneş ışınımına çok az bağlıyken, akım daha yüksek parlaklıkla artar. Bir güneş pilinin performansı sıcaklığa bağlıdır. Daha yüksek hücre sıcaklıkları daha düşük performansa ve dolayısıyla daha düşük verimlilik katsayısına yol açar. Verimlilik katsayısı, güneş ışığının ne kadarının kullanılabilir elektrik enerjisine dönüştürülebileceğini gösterir.