Efekt fotowoltaiczny przekształca promieniowanie słoneczne w energię elektryczną przy użyciu materiału, który pochłania fotony, a następnie emituje elektrony, które poruszają się i zmieniają swoje położenie. Ruch elektronów wytwarza wtedy prąd elektryczny.

Jak zapewne wiesz, cała materia składa się z atomów, które zawierają różne ilości elektronów w zewnętrznej powłoce. Elektrony te umożliwiają tworzenie wiązań między atomami, tworząc w ten sposób różne struktury. Wielkość przewodności elektrycznej zależy od ruchliwości tych wiązań.

Do generowania energii fotowoltaicznej wykorzystujemy urządzenia półprzewodnikowe zwane ogniwami fotowoltaicznymi

Ogniwa te zawierają krystaliczny krzem i fosfor, dwa materiały półprzewodnikowe, które są jonizowane przez promienie słoneczne i w wyniku tego uwalniają elektrony. W pierwszym materiale występują w skupiskach złożonych z kilku kryształów, w drugim jako nieuporządkowana sieć krystaliczna.

Przeczytaj również: Fotowoltaika Warszawa – firma specjalizująca się w sprzedaży i montażu paneli fotowoltaicznych.

Gdy ogniwa fotowoltaiczne paneli wychwytują promieniowanie słoneczne w postaci fotonów, uwalniane są elektrony i stale krążą w tym materiale. Wynika to z obecności pola elektrycznego generowanego przez połączenie ogniwa fotowoltaicznego z dwoma obszarami materiału półprzewodnikowego o przeciwnych ładunkach elektrycznych: jednym z ładunkiem ujemnym (nadmiar elektronów) i drugim z ładunkiem dodatnim (brak elektronów). W ten sposób przepływ elektronów przechodzi z jednej warstwy do drugiej.

Aby bardziej to zobrazować, rozważmy prosty przykład:

Wyobraź sobie foton wchodzący w kontakt z ogniwem fotowoltaicznym. Kiedy powstaje elektron, atom pozostawia lukę, która czeka na wypełnienie wytwarzając to, co znamy jako ładunki elektryczne. Gdy ładunki elektryczne są wytwarzane w sposób ciągły, możemy je wydobyć i wykorzystać na naszą korzyść. Aby jednak tak się stało, musi istnieć pole elektryczne o ciągłej polaryzacji, które rozprowadzi elektrony w kierunku przeciwnym do pojawiających się szczelin, generując w ten sposób prąd elektryczny.