Fotovotaika nədir?

Yuxarıdakı diaqram günəş batareyası adlanan əsas fotovoltaik elementin işini göstərir. Günəş batareyaları mikroelektronika sənayesində istifadə edilən silisium kimi eyni növ yarımkeçirici materiallardan hazırlanır. Günəş batareyaları üçün nazik yarımkeçirici vafli bir tərəfdən müsbət, digər tərəfdən isə mənfi olan elektrik sahəsi yaratmaq üçün xüsusi işlənir. İşıq enerjisi günəş hüceyrəsinə dəydikdə, elektronlar yarımkeçirici materialdakı atomlardan ayrılır. Elektrik keçiriciləri elektrik dövrəsini meydana gətirərək müsbət və mənfi tərəflərə bağlanarsa, elektronlar elektrik cərəyanı, yəni elektrik şəklində tutula bilər. Bu elektrik daha sonra işıq və ya alət kimi bir yükü gücləndirmək üçün istifadə edilə bilər.

Bir-birinə elektriklə bağlanmış və dayaq strukturuna və ya çərçivəyə quraşdırılmış bir sıra günəş elementləri fotovoltaik modul adlanır. Modullar ümumi 12 volt sistem kimi müəyyən bir gərginlikdə elektrik enerjisi təmin etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. İstehsal olunan cərəyan birbaşa modula nə qədər işığın düşməsindən asılıdır.

Bu gün ən çox yayılmış PV cihazları, PV hüceyrəsi kimi yarımkeçirici içərisində elektrik sahəsi yaratmaq üçün tək bir keçiddən və ya interfeysdən istifadə edir. Tək qovşaqlı PV hüceyrəsində yalnız enerjisi hüceyrə materialının bant boşluğuna bərabər və ya ondan çox olan fotonlar elektrik dövrəsi üçün elektronu azad edə bilər. Başqa sözlə, tək qovşaqlı hüceyrələrin fotovoltaik reaksiyası günəş spektrinin enerjisi uducu materialın bant boşluğundan yuxarı olan hissəsi ilə məhdudlaşır və aşağı enerjili fotonlardan istifadə edilmir.

Bu məhdudiyyəti aradan qaldırmağın bir yolu, gərginlik yaratmaq üçün birdən çox bant boşluğu və birdən çox qovşaq olan iki (və ya daha çox) fərqli hüceyrədən istifadə etməkdir. Bunlara “çox qovşaq” hüceyrələr (həmçinin “kaskad” və ya “tandem” hüceyrələr də deyilir) deyilir. Multiqovşaqlı cihazlar daha yüksək ümumi çevrilmə səmərəliliyinə nail ola bilər, çünki onlar işığın enerji spektrinin daha çoxunu elektrikə çevirə bilirlər.

Aşağıda göstərildiyi kimi, çoxqovşaqlı cihaz, bant boşluğunun azalan qaydada fərdi tək keçidli hüceyrələrin yığınıdır (Məs.). Üst hüceyrə yüksək enerjili fotonları tutur və qalan fotonları aşağı zolaqlı hüceyrələr tərəfindən udulmaq üçün ötürür.