Ako sa slnečná energia premieňa na elektrinu? Princíp fotovoltaiky

Slnko je mimoriadne výkonný zdroj energie. Každú sekundu k Zemi dorazí obrovské množstvo žiarenia, ktoré ďaleko presahuje aktuálne potreby ľudskej civilizácie. Fotovoltaika je technológia, vďaka ktorej vieme túto energiu priamo premieňať na elektrinu. Čisto, bez hluku a bez emisií. Ako však tento proces v skutočnosti funguje?

Od Slnka až na vašu strechu

Energia Slnka vzniká v jeho jadre procesom jadrovej fúzie, pri ktorej sa atómy vodíka spájajú na hélium. Výsledkom je uvoľnenie obrovského množstva energie, ktorá sa šíri vesmírom vo forme elektromagnetického žiarenia. Približne za osem minút dopadne slnečné svetlo na Zem a práve v tomto momente vstupuje do hry fotovoltaika.

Čo sa deje vo fotovoltaickom článku

Základnou stavebnou jednotkou solárneho panelu je fotovoltaický článok, najčastejšie vyrobený z kremíka. Tento polovodič je upravený tak, aby vytváral tzv. p-n prechod, teda rozhranie dvoch vrstiev s rozdielnym elektrickým nábojom. Keď na článok dopadnú fotóny zo slnečného žiarenia, odovzdajú energiu elektrónom v kremíku. Elektróny sa uvoľnia a začnú sa usmerneným spôsobom pohybovať. Tento jav nazývame fotovoltaický efekt a jeho výsledkom je jednosmerný elektrický prúd (DC).

Od jednosmerného k použiteľnému prúdu

Elektrina vyrobená v paneloch ešte nie je priamo vhodná pre bežné spotrebiče. Preto je súčasťou každého fotovoltaického systému menič (invertor). Ten premieňa jednosmerný prúd na striedavý prúd (AC), ktorý používame v domácnostiach. Takto sa slnečné svetlo mení na energiu pre osvetlenie, spotrebiče či nabíjanie elektromobilov a elektroniky.

Prečo je fotovoltaika taká dôležitá

Fotovoltaické systémy predstavujú spojenie fyziky, materiálového inžinierstva a udržateľnosti. Umožňujú decentralizovanú výrobu elektriny, znižujú závislosť od fosílnych palív a dávajú ľuďom väčšiu kontrolu nad vlastnou spotrebou energie. Hoci výroba závisí od slnečného svitu (a ovplyvňuje ju aj orientácia strechy, sklon či tieňovanie), v kombinácii s batériovým úložiskom sa fotovoltaika stáva stabilným a spoľahlivým zdrojom energie.

Premena slnečnej energie na elektrinu je dôkazom, že aj prirodzené procesy vesmíru dokážeme s rešpektom a rozumom využiť v každodennom živote. Fotovoltaika tak nie je len technológiou, ale jedným zo základných pilierov budúcej energetiky.